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Title:
METHOD AND A PLANT FOR THERMALLY DRYING WET-GROUND RAW MEAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/103927
Kind Code:
A2
Abstract:
The aim of said invention is to reduce equipment for dehydrating and drying sludge for producing cement clinker from wet-ground cement raw meal in the form of sludge, in particular during transformation of existent sludge dewatering equipment into sludge drying equipment and, first of all during thermal drying sludge in order to maintain the heat loss associated with the formation of exhaust vapours as low as possible. For this purpose, raw meal sludge is dried in a vapour flow dryer (15) by circulating exhaust vapour which, prior to introduction thereof into the low part of the dryer (15), is heated by indirect heat transmission from gaseous flows of a pre-heating system by suspending in a gas cyclone of a clinker production line. A partial vapour flow (25) corresponding to water evaporated during raw meal sludge drying is removed from the steam circuit and extracted in the form of a condensate (28) after increasing the vapour temperature by a vapour condenser (26) and the passage of vapour arranged in the dryer (15) through the heating surface (27) of the vapour condenser.

Inventors:
JOCHEM MATTHIAS (DE)
KUEHNE KLAUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/005116
Publication Date:
December 02, 2004
Filing Date:
May 13, 2004
Export Citation:
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Assignee:
KLOECKNER HUMBOLDT WEDAG (DE)
JOCHEM MATTHIAS (DE)
KUEHNE KLAUS (DE)
International Classes:
C04B7/40; F26B17/10; F26B23/00; F27B7/20; (IPC1-7): C04B7/00
Foreign References:
DE2400100A11974-07-25
DE2364796A11974-07-25
GB199056A1923-06-19
DE4340382A11994-06-16
DE3711145A11988-10-13
Attorney, Agent or Firm:
KHD HUMBOLDT WEDAG AG (Abt. HT-PP, Köln, DE)
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Claims:
Verfahren und Anlage zur thermischen Trocknung eines nass vermahlenen Zementrohmehls ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur thermischen Trocknung eines nass vermahlenen als Schlamm vorliegenden Zementrohmehls zwecks Herstellung eines Trockenmehis (18), das in das ZyklonschwebegasWärmetauscher system einer nach dem Trockenverfahren arbeitenden Zementklin kerproduktionslinie eingeführt wird, mit einem Trockner mit Verwer tung der in den Abgasen des ZyklonschwebegasWärmetauscher systems enthaltenen Abwärme und mit Abtrennung des Trockenmehis (18) von der bei der Trocknung gebildeten Brüden (19), gekennzeichnet durch folgende Merkmale : a) in den unteren Bereich des als DampfFlugstromTrockner (15) ausgebildeten Trockners werden der pumpfähige Roh mehischlamm (14) sowie ein Brüdenstrom (22) eingeführt, der oben aus dem Trockner abgezogen und nach Abtrennung des Trockenmehis als Brüdenumwälzstrom (20) im Kreislauf in den Trockner rezirkuliert wird, b) der rezirkulierte Brüdenumwälzstrom (20) wird vor Einführung in den unteren Bereich des Trockners (15) durch indirekte Wärmeübertragung (24) aus den Abgasen des Zyklonschwe begasWärmetauschersystems erhitzt, c) ein Brüdenmengenteilstrom (25), der dem durch die Rohmehlsschlammtrocknung verdampften Wasser entspricht, wird dem Brüdenkreislaufstrom entzogen und nach Anheben des Brüdentemperaturniveaus über einen Brüdenverdichter (26) und nach Durchströmen einer im Trockner (15) angeord neten Brüdenkondensationsheizfläche (27) als Kondensat (28) abgezogen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in den DampfFlugstromTrockner (15) gepumpte Rohmehischlamm vor seiner Eindüsung (14) in den Trockner durch indirekte Wärmeübertragung (30) aus dem abgezoge nen Brüdenkondensatstrom (28) vorgewärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung des Brüdenver dichters (26) so geregelt (32,31) ist, dass sich im DampfFlugstrom Trockner (15) kein Überdruck aufbaut.
4. Anlage zur thermischen Trocknung eines nass vermahlenen als Schlamm vorliegenden Zementrohmehls zwecks Herstellung eines Trockenmehis (18), das in das ZyklonschwebegasWärmetauscher system einer nach dem Trockenverfahren arbeitenden Zementklin kerproduktionslinie eingeführt wird, mit einem Trockner mit Verwer tung der in den Abgasen des ZyklonschwebegasWärmetauscher systems enthaltenen Abwärme und mit Abtrennung des Trockenmehis (18) von den bei der Trocknung gebildeten Brüden (19), gekennzeichnet durch folgende Merkmale : a) der Trockner ist als steigschachtförmiger DampfFlugstrom Trockner (15) ausgebildet mit einer Eindüsung (14) des zu trocknenden Rohmehischlamms in den unteren Trocknerbe reich und mit im oberen Bereich angeordneter Austragsöff nung (16), die mit einem Zyklonabscheider (17) zur Abtren nung des Trockenmehls (18) vom Brüdenstrom (19) verbun den ist, der über eine Brüdenrezirkulationsleitung (20) mit Brüdenumwälzgebläse (21) in den unteren Trocknerbereich eingeführt ist, b) in der Brüdenrezirkulationsleitung (20) ist zwischen dem Brü denumwälzgebläse (21) und der Leitungseinführung (22) in den Trockner (15) ein mit Abgasen (23) des Zyklonschwebe gasWärmetauschersystems betriebener indirekter Wärme übertrager (24) angeordnet, c) von der Brüdenrezirkulationsleitung (20) ist an der Druckseite des Brüdenumwälzgebläses (21) eine Brüdenabzweigleitung (25) abgezweigt, die über einen Brüdenverdichter (26) mit dem Dampfeingang einer innerhalb des DampfFlugstrom Trockners (15) angeordneten Brüdenkondensationsheizfläche (27) verbunden ist, deren Kondensatauslass (29) mit einem Kondensatableiter (29) in Verbindung steht.
Description:
Verfahren und Anlage zur thermischen Trocknung eines nass vermahlenen Zementrohmehls

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Trocknung eines nass vermahlenen als Schlamm vorliegenden Zementrohmehls zwecks Herstellung eines Trockenmehls, das in das Zyklonschwebe- gas-Wärmetauschersystem einer nach dem Trockenverfahren arbei- tenden Zementklinkerproduktionslinie eingeführt wird, mit einem Trockner mit Verwertung der in den Abgasen des Zyklonschwebegas- Wärmetauschersystems enthaltenen Abwärme und mit Abtrennung des Trockenmehls von den bei der Trocknung gebildeten Brüden.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Beim sogenannten Nassverfahren zur Herstellung von Zementklinker werden Rohstoffe in Rohrmühlen nass vermahlen, um auf diese Weise einen feinkörnigen und innig vermischten Rohschlamm zu er- halten. Dieser Rohschlamm wird dosiert in einen sehr langen Dreh- rohrofen eingeführt, dort getrocknet und zu Zementklinker gebrannt.

Es versteht sich, dass bei der Trocknung die komplette Verdamp- fungswärme zum Abgasverlust bei solchen Nassdrehrohröfen bei- trägt.

Im Laufe der Zeit hat sich zur Zementklinkerherstellung das thermisch günstigere Trockenverfahren durchgesetzt, bei dem trocken vermah- lene Rohstoffe in einem vergleichsweise kurzen Drehrohrofen mit

vorgeschaltetem Zyklonschwebegas-Wärmetauschersystem zu Ze- mentklinker gebrannt werden.

Beim Umbau vorhandener Nassanlagen in moderne Trockenanlagen ist es bekannt, die Nassaufbereitung des Rohmaterials beizubehalten und das schlammförmig vorliegende Rohmaterial, d. h. den Rohmehl- schlamm durch eine mechanische und anschließend thermische Ent- wässerung in den für die Aufgabe in den Zyklonschwebegas-Wärme- tauscher erforderlichen Trockengrad zu überführen. So ist es aus der DE-A-43 40 382 bekannt, einen Rohmehlschlamm in einer Filter- presse mechanisch zu entwässern, den Filterkuchen in einem Trocknersystem mit Verwertung der Abwärme der Zementklinkerpro- duktionslinie thermisch zu trocknen und das getrocknete Rohmehl ei- nem Zyklonschwebegas-Wärmetauschersystem aufzugeben, in einer Calcinierstufe zu calcinieren und in einem Drehrohrofen zu Zement- klinker zu brennen, der in einem Klinkerkühler gekühlt wird. Das Trocknersystem ist dabei ein sogenannter Flugstromtrockner, umfas- send einen von Heißgas durchströmten Prallhammerbrecher, eine Steigleitung, einen Separator mit Rezirkulierung von Grobkorn zum Prallhammerbrecher und einen Abscheider z. B. Filter zur Trennung des getrockneten Rohmehis vom Trocknungsgas.

Nachteilig bei dieser bekannten Zementklinkerherstellung ist der für die mechanische Entwässerung und Trocknung des Filterkuchens getriebene apparative Aufwand, insbesondere der Einsatz des Prall- hammerbrechers bzw. Trocknungsbrechers mit rotierenden Maschi- nenteilen. So muss beispielsweise der Prallhammerbrecher des be- kannten Flugstromtrockners in seiner Größe und Leistung so dimen- sioniert werden, dass die Hämmer auch bei nicht ausreichender Trocknungsleistung durch das noch feuchte Material am Prallham- merbrecherboden durchgezogen werden können. Hinzu kommt der vergleichsweise hohe Verschleiß des Prallhammerbrechers bzw. Ro-

tationstrockners verursacht durch die mit hoher Drehzahl rotierenden Einbauten. Bei dem bekannten Flugstromtrocknersystem lässt sich nicht vermeiden, dass der größere Teil der Wasserverdamp- fungsenthalpie dem Abgasverlust zuzurechnen ist. Daher kann die Umstellung eines vorhandenen Nassverfahrens zur Herstellung von Zementklinker auf ein Trockenverfahren unwirtschaftlich werden, wenn man bedenkt, dass der spezifische Wärmeenergiebedarf einer derartig umgebauten Zementklinkerproduktionslinie immer noch ca.

900 kcal/kg Klinker beträgt.

Aus der US-A-3,654, 705 ist ein Wirbelbetttrockner mit Einsatz von Sattdampf zur Trocknung eines 96 % Wasser enthaltenden Klär- schlamms bekannt. Ein Wirbelschichttrockner lässt sich aber nicht mit so feinkörnigen Feststoffen einer Feinheit betreiben, wie sie Zement- rohmehl aufweisen muss, nämlich Feinheit 85 % < 90 um, was der üblichen Zementrohmehlfeinheit entspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Herstellung von Zementklinker aus nass vermahlenem als Schlamm vorliegenden Zementrohmehl insbesondere beim Umbau vorhandener Nassanlagen in Trockenanlagen den apparativen Aufwand bei der Schlamment- wässerung und Schlammtrocknung zu senken und vor allem bei der thermischen Schlammtrocknung die mit der Brüdenbildung verbunde- nen Abwärmeverluste möglichst gering zu halten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung verfahrensmäßig mit den Maßnahmen des Anspruchs 1 und vorrichtungsmäßig mit den Merk- malen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Er- findung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren findet die thermische Trocknung des Zementrohmehlschlamms in einem Dampf-Flugstrom-Trockner

statt, in dessen unteren Bereich der pumpfähige Rohmehischlamm direkt eingedüst wird. Maschinen zur mechanischen Entwässerung des Rohmehlschlamms wie z. B. Zentrifugen, Filterpressen etc. ent- fallen. Unterhalb des Bereiches der Rohschlammeindüsung wird in den Dampf-Flugstrom-Trockner ein Brüdenstrom eingeführt, der oben aus dem Trockner abgezogen und nach Abtrennung des getrockneten Mehls als Brüdenumwälzstrom im Kreislauf in den Trockner rezirku- liert wird. Vor seiner Einführung in den unteren Bereich des Trockners wird der rezirkulierte Brüdenumwälzstrom durch indirekte Wärmeübertragung aus den Abgasen des Zyklonschwebegas-Wär- metauscher-Systems der Zementklinkerproduktionslinie erhitzt.

Ein Brüdenmengenteilstrom, der dem durch die Rohmehischlamm- trocknung verdampften Wasser entspricht, wird dem Brüdenkreis- aufstrom entzogen und nach Anheben des Brüdentemperaturniveaus über einen Brüdenverdichter und nach Durchströmen einer im Trock- ner angeordneten Brüdenkondensationsheizfläche als Kondensat ab- gezogen, wobei der abgezogene Brüdenkondensatstrom durch indi- rekte Wärmeübertragung noch den in den Trockner einzudüsenden Zementrohmehischlamm vorwärmen kann.

Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der na- hezu vollständigen Rückgewinnung der Wasserverdampfungsenthal- pie der Trocknerbrüden, wodurch der spezifische Wärmeenergiebe- darf einer in erfindungsgemäßer Weise umgebauten Zementklinker- produktionslinie dem spezifischen Wärmeenergiebedarf einer nach dem Trockenverfahren arbeitenden Zementklinkerproduktionslinie von ca. 720 kcal/kg Klinker nahe kommt.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden an- hand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungs- beispieles näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die ent- sprechende Anlage zur thermischen Trocknung eines aus einer Nassmahlung 10 kommenden Zementrohmehlschlamms 11, der mit einem Wassergehalt von etwa 35 % in einen Schlammtank 12 einge- leitet wird, aus dem der Schlamm mittels der Pumpe 13 und der Dü- seneinrichtung 14 in den unteren Bereich eines thermischen Trockners 15 eingedüst wird, der als von unten nach oben durch- strömter steigschachtförmiger Dampf-Flugstrom-Trockner ausgebildet ist. Der Dampf-Flugstrom-Trockner 15 weist an seiner Oberseite eine Austragsöffnung 16 auf, die mit einem Zyklonabscheider 17 zur Ab- trennung des Trockenmehis 18 vom aus der Wasserverdampfung im Trockner herrührenden Brüdenstrom 19 verbunden ist, der mit einer Temperatur von ca. 120° C über eine Brüdenrezirkulationsleitung 20 mit Brüdenumwälzgebläse 21 in den unteren Bereich des Dampf- Flugstrom-Trockners 15 unterhalb der Schlammeindüsung 14 einge- führt wird.

In der Brüdenrezirkulationsleitung 20 ist zwischen dem Brüden- wälzgebläse 21 und der Leitungseinführung 22 in den Trockner 15 ein mit Abgasen 23 des Zyklonschwebegas-Wärmetauschersystems der Zementklinkerproduktionslinie betriebener indirekter Wärmeübertra- ger 24 angeordnet, der den rezirkulierten Brüdenumwälzstrom vor Einführung in den Trockner 15 von ca. 120° C auf ca. 270° C erhitzt, wobei sich die Abgase 23 des Zyklonschwebegas-Wärmetauscher- systems im Wärmeübertrager 24 von ca. 350° C auf ca. 200° C ab- kühlen.

Von der Brüdenrezirkulationsleitung 20 ist an der Druckseite des Brü- denumwälzgebläses 21 eine Brüdenabzweigleitung 25 abgezweigt, die über einen Brüdenverdichter 26 mit dem Dampfeingang einer in- nerhalb des Dampf-Flugstrom-Trockners 15 angeordneten Brüden-

kondensationsheizfläche 27 verbunden ist, deren Kondensatauslass 28 mit einem Kondensatableiter 29 in Verbindung steht. Über die Brüdenabzweigleitung 25 wird ein Brüdenmengenteilstrom, der dem durch die Rohmehlschlammtrocknung verdampften Wasser ent- spricht, dem Brüdenkreislaufstrom entzogen und nach Anheben des Brüdendruckniveaus über den Brüdenverdichter 26 und nach Durch- strömen der Brüdenkondensationsheizfläche 27 als Kondensat abge- zogen.

Der in den Dampf-Flugstrom-Trockner 15 gepumpte Rohmehl- schlamm wird vor seiner Eindüsung 14 in den Trockner im indirekten Wärmeübertrager 30 durch den 120 bis 160° C heißen Brüdenkon- densatstrom 28 auf ca. 70° C vorgewärmt. Die eingedüsten Tropfen werden vom aufsteigenden Wasserdampf (Brüden)-Umwälzstrom 20 erfasst, sehr schnell auf Sättigungstemperatur (100° C) erwärmt und nach oben mitgerissen. In der Brüdenkondensationsheizfläche 27 erfolgt anschließend die vollständige Verdampfung des Wasserge- haltes durch Wärmeübertragung von der ca. 20 bis 60° C heißeren Heizfläche.

Die Förderleistung des Brüdenverdichters 26 wird so geregelt, dass sich im Dampf-Flugstrom-Trockner 15 kein Überdruck aufbaut. Dazu steht der Antriebsmotor 31 des Brüdenverdichters 26 mit einem mit dem Trockner 15 in Wirkverbindung stehenden Druckregler 32 in Verbindung. Der Druck der Brüden beträgt auf der Saugseite des Brüdenverdichters 26 ca. 1 bar und auf der Druckseite ca. 2 bis 6 bar, was der o. g. Brüdenkondensationstemperatur von ca. 120 bis 160° C entspricht.

Zum Zwecke des Anfahrens der erfindungsgemäßen Trocknungsein- richtung und aus Sicherheitsgründen ist das System noch mit einer Anfahrentlüftung 33 und mit einem Sicherheitsventil 34 ausgestattet.

Jedenfalls hat das dem Zyklonschwebegas-Wärmetauschersystem einer Zementklinkerproduktionslinie aufzugebende getrocknete Roh- mehl 18 einen Wassergehalt < 1 % und die erforderliche Rohmehl- feinheit von etwa 85 % < 90, um.