DE2161411B2 - Verfahren und vorrichtung zum reduzieren des alkaligehalts von zementklinker - Google Patents

Description

es tritt jedoch gleichzeitig eine verstärkte Anlagerung von festen Teilchen an den Innenwänden der Beipass-Leitung auf. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der vorstehend erwähnte Effekt der Anlagerung von Alkalien an die als Kondensaticuskeime wirkenden Staubpartikel durch das allmähliche Zumischen kalter Luft verstärkt wird. Durch die Anlagerung von Alkalien werden die Staubpartikel außerordentlich klebrig und haften daher gut an den kalten Wänden der Beipass-Leitung.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demgemäß darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem einerseits eine wirksame Reduzierung des Alkaligehalts erreicht wird, und andererseits aber die Ablagerung von kondensierten Alkalien und Staubteilchen in den Abgasleitungen vermieden werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Teiistrom unmittelbar im Anschluß an die Abzweigung durch Zumischen von Kaltluft von einer Temperatur oberhalb 980⁰C auf unter 320⁰C abgeschreckt wird und daß dann aus dem Teilstrom zuerst die alkaliarmen Partikel mit einer Größe von mehr als 10 bis 20 Mikron und anschließend die ilkdlireichen Partikel mit einer Größe von weniger ;ils 10 bis 20 Mikron abgeschieden werden.

Durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung wird also derjenige Teiistrom der heißen Ofenabgase, der in bevorzugtem Maße verflüchtigte Alkalien enthält, unmittelbar nach seinem Austritt aus dem Klinkerofen abgezogen und direkt, ohne vorherige langsame Abkühlung, in eine Mischkammer eingebracht. In dieser Mischkammer wird der heiße Gasstrom durch innige Vermischung mit Kaltluft rasch auf eine niedrige Temperatur abgeschreckt. Durch dieses rasche Abschrecken werden die verflüchtigten Alkalien in Gestalt kleiner Partikel, deren Größe vorzugsweise kleiner als 10 bis 20 Mikron ist, ausgefällt. Gleichzeitig wird durch das rasche Abschrecken erreicht, daß diese kleinen Alkalipartikel im Gasstrom im Schwebezustand gehalten werden und sich nicht an den gleichzeitig mitgeführten Staubpartikeln anlagern. Der aus der Mischkammer austretende Gasstrom enthält also nunmehr ein Gemisch von alkaliarmen Staubpartikeln, deren Größe vorwiegend mehr als 10 bis 20 Mikron beträgt und im Schwebezustand mitgeführten Alkalipartikeln, die überwiegend kleiner als 10 bis 20 Mikron sind. Auf diese Weise wird nicht nur erreicht, daß die Bildung von klebrigen, mit Alkalien bedeckten Staubpartikeln, die sich an den Leitungswänden anlagern würden, verhindert wird, sondern daß zusätzlich auch die Voraussetzungen für eine weitgehende Trennung von Staub- und Alkalipartikeln geschaffen sind. Diese Trennung erfolgt erfindungsgemäß in der Weise, daß zuerst derjenige Anteil der Partikel aus dem Gasstrom abgeschieden wird, der Teilchen mit einer Größe von mehr als 10 bis 20 Mikron umfaßt. Teilchen dieser Größe sind vorwiegend Staubpartikel, nur sehr wenige Alkalipartikel fallen in diesen Größenbereich. Bei dieser ersten Abscheidung werden also die »alkaliarmen« Partikel abgeschieden. Danach erfolgt ein zweiter Abscheidungsvorgang, bei dem die Partikel mit einer Größe von weniger als 10 bis 20 Mikron aus dem Gasstrom abgeschieden werden. Diese kleinen Partikel sind nur zum geringen Teil Staubpartikel, sie bestehen im wesentlichen aus Alkalipartikeln, da durch das rasche Abschrecken die verflüchtigten Alkalien vorwiegend in dieser Partikelgröße kondensieren. Beim zweiten Abscheidungsvorgang werden also die »alkalireichen« Partikel aus dem Gasstrom entfernt.

Somit wird also durch das erfindungsgenäße Verfahren nicht nur erreicht, daß eine Ablagerung vcn Staub und Alkalien an den Abzugsleitungen vermieden wird, sondern daß zusätzlich auch eine Trennung von Staubteilchen und kondensierten Alkalien erfolgt. Die abgeschiedenen Staubteilchen, die nur in geringem Maße mit Alkalien verunreinigt sind, können ohne weiteres dem Zement-Klinker-Prozeß wieder zugeführt werden, so daß ein Materialverlust vermieden wird. Die alkalireichen Partikel können andererseits nutzbringend weiter verwertet werden, beispielsweise als Düngemittel in der Landwirtschaft, da ihr Alkaligehalt sehr hoch ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, mit einem Drehrohrofen und einer an seiner Ausgangs-Stirnseite angeordneten Abzugshaube, die eine Gaseinfaßöffnung in einer vertikalen Ebene und eine GasausLßöffnung in einer horizontalen Ebene aufweist, durch welche das Beschickungsmaterial für den Drehrohrofen entgegen dem Abgasstrom einfällt, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Nebenschlußleitung von der Abzugshaube im Bereich über der Gaseinlaßöffnung und unterhalb der Gasauslaßöffnung abzweigt, daß unmittelbar liinter der Abzweigstelle ein Mischkasten tür die Zuführung der Kaltluft in die Nebenschlußleitung eingeschaltet ist und daß dem Mischkasten ein Abscheider für Partikel mit einer Größe von über 10 bis 20 Mikron und ein weiterer Abscheider für Partikel mit einer Größe von weniger als 10 bis 20 Mikron nachgeordnet sind.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausfiihrungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens im Teilschnitt, und

F i g. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie H-II in der Fig. 1. zur Darstellung der Gestalt der Nebenschlußleitung und der Ausführung des Mischkastens.

Ein Drehrohrofen 1 weist eine Abzugshaubc 2 auf. die mit einer Einlaßöffnung 3 in einer vertikalen Ebene am Ende des Ofens 1 versehen ist. Die Abzugshaube 2 umfaßt eine Gasauslaßöffnung 4. Ein Vorwärmer 5 vom Partikel-Suspensions-Typ umfaßt einen Bodenabschnitt 6, der mit der Öffnung 4 der Abzugshaube 2 verbunden ist, und einen Kopfabschnitt 7, der vertikal mit Abstand über dem Bodenabschnitt 6 mittels einer nicht gezeigten Zwischenkonstruktion angeordnet ist. Die nicht gezeigte Zwischenkonstruktion zwischen den Vorwärmerabschnitten 6 und 7 kann ein zylindrischer Turm sein, wie er in der US-Patentschrift 24 41 258 beschrieben ist, eine Vielzahl von Zyklonabscheidern, wie sie in der US-Patenschrift 26 63 560 beschrieben sind, oder eine Kombination eines Turms mit Zyklonabscheidern, wie es in den US-Patenschriften 30 83 472 und 32 88 450 beschrieben ist.

Ein Aufgabebehälter bzw. Aufgabetrichter 10, der eine mit einer Drehvorschubeinrichtung 11 versehene Austragsöffnung aufweist, ist mit dem oberen Abschnitt 7 des Vorwärmers durch eine Leitung 12 verbunden. Ein Zyklon-Staubsammler 15 ist mit dem oberen Abschnitt 7 durch eine Leitung 16 verbunden. Der Staubabscheider 15 weist eine Materialaustragsöffnung auf, die mit einer

Luftschleuse 17 versehen und durch eine Leitung 18 mit aufwärtsbewegenden Stromes wird aufwärts und weg

dem oberen Abschnitt 7 verbunden ist. Der Staubab- von dem fallenden Aufgabematerial durch die Neben-

scheider 15 ist mit einer Gasauslaßleitung 19 verbunden, Schlußleitung 25> abgeleitet und in den Mischkasten 26

die ihrerseits mit einem Gaseinlaß eines Induktionszug- geführt. Der abgeleitete Teil des Stromes ist ein Teil, der

Ventilators 20 verbunden ist. Eine Leitung 21 verbindet 5 die oberen Schichten des Stromes, bevor der Strom

den Ventilator 20 mit einem Feinstaubsammler 22, der, durch die Abzugshaube 2 aufwärtsgedreht wird, bildet,

wie es in der Zeichnung angedeutet ist, ein elektrostati- Luft wird in den Mischkasten 26 eingelassen und mit

scher Abscheider (wie er in der US-Patenschrift dem Teilstrom gemischt, wobei der Lufteingang

32 88 450 beschrieben ist) sein kann oder gasdurchlässi- genügend hoch ist, um die Temperatur des Gemisches

ge Säcke bzw. Beutel (wie es in Fig.3 der io von etwa 980°C unter die Festpunkttemperatur der

US-Patentschrift 31 10 483 gezeigt ist) umfassen kann. Alkalien abzusenken, die für NaOH und KOH unter

Eine Nebenschlußleitung 25, die mit einem feuerfe- 320°C liegt. Durch dieses plötzliche Abschrecken des sten Material ausgekleidet ist, ist an einem Ende mit der abgeleiteten Gasstromes werden die Alkalien zu sehr Abzugshaube 2 an einer Stelle im Bereich der oder über kleinen Partikeln und Partikeln geringer Dichte der Gaseinlaßöffnung 3, jedoch unter der Gasauslaßöff- 15 verfestigt, von denen die meisten kleiner als 10 bis nung 4 verbunden und am anderen Ende mit der Leitung 20 Mikron sind. Der abgeschreckte Gasstrom wird dann 19 stromaufwärts des Induktionszug-Ventilators 20 durch den Zyklonabscheidcr 30 geführt, um Staubpaniverbunden. Ein Mischkasten 26 ist in der Beipass-Lei- kel, die größer als 10 bis 20 Mikron sind, und einen tungseinrichtung 25 so nahe an der Abzugshaube 2 geringeren Anteil der fest gewordenen Alkalien zu angebracht, wie es durch die nicht gezeigten Umge- 20 sammeln. Der Gasstrom wird dann durch den bungskonstruktionen zugelassen wird. Eine Einrichtung Staubsammler 2:2 geführt, der entweder ein elektroMati-27 zur Zuführung von Atmosphärenluft ist mit dem scher Abscheider ist oder eine Vielzahl von gasdurchias-Mischkasten 26 verbundenem Kaltluft in den Kasten 26 sigen Säcken umfaßt, um Staubpartikel, die kleiner als eintreten zu lassen. Eine Drossel bzw. Klappe 28. die in 10 bis 20 Mikron sind, un einen größeren Anteil der fest Fi g. 2 dargestellt ist, ist in der Luftzuführungseinrich- 25 gewordenen Alkalien zu sammeln. Die in dem tung 27 zur Steuerung des Luftstroms in den Kasten 26 Zyklonabscheider 30 gesammelten Partikel enthalten vorgesehen. Ein mit öffnungen versehener Käfig 29, der nur eine geringe Menge an Alkali und können bevorzugt aus rostfreiem Stahl oder einem anderen infolgedessen gewünschtenfalls wieder durch das wärmebeständigen Material hergestellt ist, ist in dem System geführt werden. Der durch den Sammler 22 Mischkasten 26 angebracht, um durch Turbulenz eine 30 gesammelte Staub enthält einen größeren Prozentsat/ wirkungsvolle Mischung der Luft von der Zuführungs- an Alkalien und kann für andere Zwecke, beispielsweise einrichtung 27 und der durch die Nebenschlußleitung 25 als landwirtschaftliches Düngemittel benutzt werden.
von der Abzugshaube 2 abgezogenen Gase zu bewirken. Zusammenfassend betrifft die Erfindung also ein Ein in Fig. 1 dargestellter Zyklonabscheider 30, dereine Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren des Partikelaustragsöffnung 31 aufweist, ist mit der 35 Alkaligehaltes von Zementklinker, bei dem bzw. in der Nebenschlußleitung 25 stromabwärts des Mischkastens Staub und verflüchtigte Alkalien aus den von heißen 26 und stromaufwärts des Ventilators 20 verbunden. Ofenaustrittsgasen entfernt werden, die zum Vorwär-Nach Fig. 2 umfaßt die Nebenschlußleitung 25 Wände men von partikelförmigem Rohmaterial benutzt wer-32. 33, die so konvergieren, daß sie einen sich den. Ein Strom von Ofenaustrittsgasen bei etwa 980~ C verjüngenden Durchgang von der Abzugshaube 2 zu 40 mit mitgerissenem Staub und verflüchtigten Alkalien dem Mischkasten 26 bilden, und Wände 34, 35. die so wird durch eine Abzugshaube gesammelt, die den konvergieren, daß sie einen sich verjüngenden Durch- Gasstrom aufwärts in Gegenstromrichtung zum fallengang weg von dem Mischkasten 26 bilden, wodurch die den Aufgabematerial lenkt. Ein Teil des sich aufwärts Geschwindigkeit der dort hindurchgehenden Gase bewegenden Stroms wird aufwärts und weg von dem erhöht wird, um Staub und ausgefällte unerwünschte 45 fallenden Aufgabematerial abgezogen und in einen mineralische Bestandteile in den Gasen suspendiert zu Mischkasten so nahe an der Abzugshaube, wie es die halten. umgebenden Konstruktionen gestatten, geführt. Luft

Im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur wird in den Mischkasten geführt und mit dem

Erzeugung von Portland-Zement mit geringem Alkali- abgeleiteten Teil des Stromes gemischt, um die

gehalt aus Alkali enthaltenden Rohstoffen werden die 50 Mischung unter etwa 320° C abzuschrecken und die

Rohstoffe von dem Aufgabetrichter 10 durch die Alkalien in den festen Zustand überzuführen. Durch

Vorschubeinrichtung 11 und die Leitung 12 in den dieses plötzliche Abschrecken des abgeleiteten Gasstro-

oberen Abschnitt 7 des Vorwärmers 5 entladen. Wenn mes werden die Alkalien zu Partikeln, meist kleiner als

das Material durch den Vorwärmer 5 abwärts fällt, wird 10 bis 20 Mikron, verfestigt Der abgeschreckte

es durch heiße Gase aus dem Ofen 1 vorgewärmt und 55 Gasstrom wird dann durch einen Zyklonabscheider

teilweise kalziniert und das Material geht dann durch geführt, um Staubpartikel, die größer als 10 bis

die Haube 2 in den Ofen 1, wo es zu Zementklinker 20 Mikron sind, und einen kleineren Anteil der fest

gebrannt wird. Wenn das Material im Ofen 1 gebrannt gewordenen Alkalien zu sammeln. Der Gasstrom -wird

-.vird, werden Alkalien verflüchtigt zusammen mit dem dann durch einen elektrostatischen Abscheider oder

Staub aus dem Ofen 1 durch den Ventilator 20 oder 60 eine Vielzahl von gasdurchlässigen Säcken geführt um

einen getrennten Ventilator 20a bei einer Temperatur Staubpartikel, die kleiner als 10 bis 20 Mikron sind, und

von zumindest 980⁰C abgezogen und treten in die einen größeren Anteil der fest gewordenen Alkalien zu

Abzugshaube 2 als ein sich im allgemeinen horizontal sammeln. Der abgeleitete Teil des Gasstromes von der

bewegender Strom ein. Die Abzugshaube 2 leitet den Abzugshaube zu dem Mischkasten verläuft durch eine

Strom aufwärts in Gegenstromrichtung zu dem 65 Leitung, die sich zu dem Mischkasten verjüngt, und der

fallenden Aufgabematerial. Ein Teil des sich aufwärtsbe- Strom von dem Mischkasten zu dem Zyklonabscheider

wegenden Stromes wird aufwärts in Gegenstromrich- verläuft durch eine Leitung, die sich von dem

tung zu dem fallenden Aufgabematerial. Ein Teil des sich Mis'chkasten weg verjüngt, um eine Erhöhung der

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Gesctwindigkeit des Gases hervorzurufen und den Staub und die fest gewordenen Alkalien in dem Gas suspendiert zu halten. Ein mit öffnungen versehener Käfig ist in dem Mischkasten angebracht, um Turbulenz und effektives Vermischen der Luft und des Gases zu bewirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reduzieren des Alkaligehalts von Zementklinker durch Abzweigen eines starke Ansammlungen von unerwünschten verflüchtigten Alkalien enthaltenden Teilstroms aus dem oberen Bereich eines aus einem Klinkerofen kommenden horizontalen Abgasstroms, wobei die weitgehend in dem Teilstrom enthaltenen verflüchtigten Alkalien durch Abkühlung mittels Luftzuführung in einen festen Zustand überführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom unmittelbar im Anschluß an die Abzweigung durch Zumischen von Kaltluft vcn einer Temperatur oberhalb 980⁰C auf unter 32O⁰C abgeschreckt wird und daß dann aus dem Teilstrom zuerst die alkaliarmen Partikel mit einer Größe von mehr als 10 bis 20 Mikron und anschließend die alkalireichen Partikel mit einer Größe von weniger als 10 bis 20 Mikron abgeschieden werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Drehrohrofen und einer an seiner Ausgangs-Stirnseite angeordneten Abzugshaube, die eine Gaseinlaßöffnung in einer vertikalen Ebene und eine Gasauslaßöffnung in einer horizontalen Ebene aufweist, durch welche das Beschickungsmaterial für den Drehrohrofen entgegen dem Abgasstrom einfällt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nebenschlußleitung (25) von der Abzugshaube (2) im Bereich über der Gaseinlaßöffnung (3) und unterhalb der Gasauslaßöffnung (4) abzweigt, daß unmittelbar hinter der Abzweigstelle ein Mischkasten (26) für die Zufüh-ung der Kaltluft (27) in die Nebenschlußleitung (25) eingeschaltet ist und daß dem Mischkasten (2ö) ein Abscheider (30) für Partikel mit einer Größe von über 10 bis 20 Mikron und ein weiterer Abscheider (22) für Partikel mit einer Größe von weniger als 10 bis 20 Mikron nachgeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider (30) ein Zyklon ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Abscheider (22) ein elektrostatischer Abscheider ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Abscheider (22) eine Vielzahl von gasdurchlässigen Filterbeuteln umfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Nebenschlußleitung (25) zwischen der Abzugshaube (2) und dem Mischkasten (26) sich zum Mischkasten hin verjüngt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Nebenschlußleitung (25) zwischen dem Mischkasten (26) und dem Abscheider (30) sich von dem Irtischkastcn (26) weg verjüngt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch einen mit Öffnungen versehellen Käfig (29) aus hitzebcständigcm Material in dem Irtischkasten zur Erzeugung von Turbulenz der Luft Und des Gases.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren des Alkaligehalts von Zementklinker durch Abzweigen eines starke Ansammlungen von unerwünschten verflfichtigten Alkalien enthaltenden Teilstroms aus dem 5 oberen Bereich eines aus einem Klinkerofen kommenden horizontalen Abgasstromes, wobei die weitgehend in dem Teilstrom enthaltenen verflüchtigten Alkalien durch Abkühlung mittels Luftzuführung in einen festen Zustand überführt werden.

Bei Verfahren dieser Art wird gewöhnlich der aus dem Klinkerofen in horizontaler Richtung herausgeführte Abgasstrom zur Vorwärmung bzw. Trocknung des Rohmaterials verwendet. Dazu wird das Rohmateria! im Gegenstrom zu den Abgasen in den Klinkerofen eingeführt. Gewöhnlich enthalten die Abgase eine beträchtliche Menge verflüchtigter Alkalien, die sich bei der Abkühlung der Abgase an den kalten Rohmaterialien absetzen und dadurch wieder in den Ofen zurückgeführt werden. Dies führt dazu, daß einerseits in unerwünschter Weise der Alkaligehalt des im Ofen hergestellten Endproduktes sehr hoch ist und daß überdies in sehr nachteiliger Weise beim Betrieb an den Wänden des Ofens starke Ablagerungen entstehen, die in verhältnismäßig kurzen Abständen entfernt werden müssen.

Zur Verminderung des Alkaligehalts ist es bekannt (z. B. aus der Zeitschrift »Zement-Kalk-Gips« Nr. 12/ 1965. Seiten 626 bis 629, Fig. 3, 5, 6, 8 und 10), den oberen Teil der horizontal aus dem Klinkerofen entweichenden, heißen Abgase über eine Beipass-Leitung abzuziehen, da gerade im oberen Teil des Abgasstroms neben Staubpartikeln ein erhöhter Anteil an verflüchtigten Alkalien enthalten ist. Bei diesem bekannten System wird zwar den zum Trocknen verwendeten Gasen ein beträchtlicher Anteil des Alkali entzogen, doch setzt sich nunmehr an den Wänden des Abzugs eine Mischung aus Staub und verflüssigtem bzw. festgewordenen Alkalien fest, da die Alkalien beim allmählichen Abkühlen des Gasstromes dazu neigen, sich an den Staubpartikeln anzulagern. Die Staubpartikeln werden dadurch klebrig und klumpig und setzen sich an den Wänden des Abzuges fest.

Dieser Vorgang, daß nämlich beim Abkühlen des verflüchtigte Alkalien mitführenden Gasstromes die Alkalien aus der Dampfphase bevorzugt an Kondensationskeimen, z. B. Staubpartikeln abgelagert werden, kann bewußt ausgenutzt werden, um die Alkalien aus dem Abgasstrom zu entfernen. Dazu kann, wie beispielsweise in der US-PS 32 12 764 beschrieben ist, den heißen Abgasen vor dem Eintreten in den Vorwärmer kaltes, feinkörniges Feststoffmaterial zugeführt werden, an denen die Alkalien kondensieren und somit aus dem Abgasstrom ausgeschieden werden. Auch die GB-PS 9 82 719 beschreibt diesen Zusatz kalten Materials.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist in der US-PS 33 13 534 beschrieben. Dabei werden ebenfalls die heißen, mit Alkali und Staub beladenen Abgase aus einem Klinkerofen über eine Beipass-Leitung abgezogen. Das Ausfällen von verflüchtigten Alkalien wird durch Zumischen von Kaltluft beschleunigt und die ausgefällten Alkalien werden zusammen mit den mitgeführten Staubpartikeln durch Abscheidevorrichtungen, wie z. B. Zyklone aus dem Gasstrom der Beipass- Leitung entfernt, bevor dieser zur Vorwärmung des Rohguts einer Trockenkammer zugeführt wird. Durch dieses bekannte Verfahren wird zwar sehr wirkungsvoll der Alkaligehalt der Abgase vermindert,