mwirth-epo/epo-nmt-datasets huggingface dataset:
Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Herstellung von Zement Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl, aufweisend in Materialstromrichtung gesehen, mindestens einen Calcinator zum Entsäuern des Rohmehls, und mindestens einen Drehrohrofen zum Sintern des entsäuerten Rohmehls zu Zementklinker, wobei das entsäuerte Rohmehl nach Passage des Calcinators über eine Zyklonvorwärmstufe in den Drehrohrofen strömt.
The invention relates to a method for operating a plant for producing cement clinker from raw meal having, viewed in the material flow direction, at least one calcinator for deacidifying the raw meal, and at least one rotary kiln for sintering the deacidified raw meal to form cement clinker, wherein the deacidified raw meal, after passing the calcinator, flows via a cyclone preheating stage into the rotary kiln.
Zur Herstellung von Zementklinker wird ein Gemisch aus kalkhaltigem Gestein und aus silikathaltigem Gestein vermählen und einer Wärmebehandlung unterzogen, bei welcher der Kalk formell von Kohlendioxid (CO2) befreit und in gebrannten Kalk (CaO) überführt wird.
To produce cement clinker, a mixture of calcareous rock and silicate-containing rock is ground and subjected to a heat treatment, during which the limestone is formally freed of carbon dioxide (CO2) and converted into burnt lime (CaO).
In einem weiteren Schritt wird das durch die CO2- Befreiung entsäuerte Rohmehl, das aus dem entsäuerten kalkhaltigem Gestein und aus dem bis hier noch unveränderten silikathaltigem Gestein besteht, in der Hitze zu verschiedenen Calciumsilikatphasen gesintert.
In a further stage, the raw meal, which is deacidified by being freed from CO2, and which consists of the deacidified calcareous rock and the silicate-containing rock, which is still unchanged up to this point, is sintered in the heat to form various calcium silicate phases.
Die Entsäuerung und auch das Sintern von Rohmehl sind endotherme Prozesse, die zu ihrer Umsetzung Wärmeenergie benötigen.
The deacidification and also the sintering of raw meal are endothermic processes, which require thermal energy for their reaction.
Diese Wärmeenergie kann aus hochwertigen Brennstoffen gewonnen werden.
This thermal energy can be obtained from high-quality fuels.
Neben den klassischen, primären Brennstoffen wie beispielsweise Kohle werden im Zementwerk aus Kostengründen in zunehmendem Maße alternative Brennstoffe als Energieträger eingesetzt, welche häufig aus kommunalen oder industriellen Abfällen gewonnen werden.
In addition to the classical primary fuels, for example, coal, alternative fuels, which are frequently obtained from municipal or industrial wastes, are increasingly used as energy carriers in cement plants for reasons of cost.
Sowohl die hochwertigen, als auch die alternativen Brennstoffe führen bei der Verbrennung zur Lieferung der Prozesswärme zur Bildung von Stickoxiden (NOx).
Both the high-quality fuels and also the alternative fuels result in the formation of nitrogen oxides (NOx) during the combustion to supply the processing heat.
Die Art der eingangs erwähnten thermischen Behandlung macht es notwendig, dass die Sinterung in einem Drehrohrofen vorgenommen wird, wobei im Drehrohrofen sehr hohe Temperaturen, von mindestens 1.450°C für eine erfolgreiche Sinterung der Calciumsilikatphasen vorherrschen müssen.
The type of the thermal treatment mentioned at the outset makes it necessary for the sintering to be performed in a rotary kiln, wherein very high temperatures of at least 1450° C. must prevail in the rotary kiln for successful sintering of the calcium silicate phases.
Um diese hohen Temperaturen im Drehrohrofen zu erzeugen, ist man auf Flammtemperaturen angewiesen, die bis zu 1.800°C heranreichen.
To generate these high temperatures in the rotary kiln, flame temperatures which reach up to 1800° C. are indicated.
Bei der hohen Temperatur wird sowohl im Brennstoff vorkommender Stickstoff, meist in Form von Aminen, und auch in der Verbrennungsluft vorkommender Luftstickstoff zu Stickoxiden (NOx) verbrannt.
At the high temperature, both nitrogen occurring in the fuel, usually in the form of amines, and also air nitrogen occurring in the combustion air, are combusted to form nitrogen oxides (NOx).
Sofern keine Maßnahmen getroffen werden, die entstandenen Stickoxide zu vermeiden oder zu reduzieren, entweichen die Stickoxide mit der Abluft des Drehrohrofens in die freie Atmosphäre, wo sie durch Hydrolyse mit der Luftfeuchtigkeit zu Salpetersäure (HNO3), salpetriger Säure (HNO2) und anderen, sauer reagierenden Stickoxidhydraten umgewandelt werden.
If no measures are taken to avoid or reduce the occurring nitrogen oxides, the nitrogen oxides escape with the exhaust air of the rotary kiln into the free atmosphere, where they are converted by hydrolysis with the ambient humidity to form nitric acid (HNO3), nitrous acid (HNO2), and other acidically reactive nitrogen oxide hydrates.
Die mit Luftfeuchtigkeit sauer reagierenden Stickoxide (NOx) sind ursächlich für unerwünschten sauren Regen, der den natürlichen pH-Wert von Waldböden verringert und deren Widerstandskraft gegen Krankheiten schwächt.
The nitrogen oxides (NOx) which acidically react with ambient humidity are the primary cause of undesired acid rain, which decreases the natural pH value of forest soil and weakens its resistance to illnesses.
Um den Ausstoß von Stickoxiden (ΝΟx) aus Anlagen zur Herstellung von Zement zu verringern, sind verschiedene Maßnahmen bekannt.
Various measures are known for reducing the emission of nitrogen oxides (NOx) from plants for producing cement.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 057 346 A1 wird eine Anlage zur Herstellung von Zement offenbart, welche neben dem Calcinator eine Brennkammer aufweist, welche mit Tertiärluft als Verbrennungsluft gespeist wird.
A plant for producing cement, which has, in addition to the calcinator, a combustion chamber, which is fed with tertiary air as combustion air, is disclosed in German published application DE 10 2005 057 346 A 1.
Die Reduktionseigenschaften der in der Brennkammer hergestellten Abgase können in der dort offenbarten Anlage sehr genau eingestellt werden, um die im Calcinator aus dem Drehrohrofen stammenden Stickoxide in der Calcinatorstrecke zu reduzieren.
The reduction properties of the exhaust gases produced in the combustion chamber can be set very precisely in the plant disclosed therein, to reduce the nitrogen oxides originating from the rotary kiln in the calcinator in the calcinator section.
Nachteilig an dem dort offenbarten Verfahren ist, dass die Entsäuerung des Rohmehls im Calcinator einerseits und die Reduktion von Stickoxiden auch im Calcinator andererseits bei verschiedenen Temperaturen ihr erwünschtes chemisches Gleichgewicht finden.
The method disclosed therein has the disadvantage that the deacidification of the raw meal in the calcinator, on the one hand, and the reduction of nitrogen oxides also in the calcinator, on the other hand, find their desired chemical equilibrium at different temperatures.
Die Entsäuerung und die Reduktion von Stickoxiden stören sich gegenseitig.
The deacidification and the reduction of nitrogen oxides mutually interfere with one another.
In der deutschen Offenlegungsschrift P 35 38 707 A1 wird ein Strahnencalcinator offenbart, der zwei Reaktionstrecken in Form von Gassträhnen aufweist, die innerhalb des Calcinators nebeneinander aufsteigen, wovon eine erste Gassträhne aus dem Drehrohrofen in den Calcinator strömt und eine dazu benachbarte Gast- rähne aus einem zweiten Zulauf der Tertiärluft in den Calcinator strömt.
A skein calcinator is disclosed in German published application P 35 38 707 A1, which has two reaction sections in the form of gas skeins, which rise adjacent to one another within the calcinator, of which a first gas skein flows from the rotary kiln into the calcinator and a gas skein adjacent thereto flows from a second infeed of the tertiary air into the calcinator.
Die Gassträhnen haben unterschiedliche Reduktionspotentiale und die Gassträhne aus der Tertiärluft soll die Stickoxide in der Gassträhne aus dem Drehrohrofen reduzieren.
The gas skeins have different reduction potentials and the gas skein from the tertiary air is to reduce the nitrogen oxides in the gas skein from the rotary kiln.
Zum Ausbrand der Stickoxide steht nach der darin niedergeschriebenen Lehre eine relativ kurze Zeit zur Verfügung, so dass die Anforderung an die Beherrschung der Strömungsverhältnisse innerhalb des Calcinators sehr hoch ist.
According to the teaching described therein, a relatively short time is available for burning out the nitrogen oxides, so that the requirement for the control of the flow conditions within the calcinator is very high.
Da die Strömungsverhältnisse im Calcinator bei geringfügigen Änderungen der Betriebsparameter variieren können, ist diese Betriebsart nicht immer im Optimalzustand.
Since the flow conditions in the calcinator can vary in the event of slight changes of the operating parameters, this operating mode is not always in the optimal state.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 03 954 A1 wird ein dazu ähnliches Prinzip offenbart, wobei in der Tertiärluftstrecke ein Reaktor zur Einstellung des Redoxpotentials der zu erzeugenden Gase vorhanden ist.
A principle similar thereto is disclosed in German published application DE 199 03 954 A1, wherein a reactor for setting the redox potential of the gases to be generated is present in the tertiary air section.
Auch diese Betriebsweise erfordert einen hohen Anspruch an die Beherrschung der Strömungsverhältnisse im Calcinator.
This operating mode also places a high demand on the control of the flow conditions in the calcinator.
Da auch bei dieser Anlage die Strömungsverhältnisse im Calcinator bei geringfügigen Änderungen der Betriebsparameter variieren können, ist diese Betriebsart auch nicht immer im Optimalzustand.
Since the flow conditions in the calcinator can also vary in the event of slight changes of the operating parameters in this plant, this operating mode is also not always in the optimal state.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 62 536 A1 wird ein Calcinator mit Oberluftzufuhr offenbart.
A calcinator having top air supply is disclosed in German published application DE 199 62 536 A1.
In diesem Calcinator wird eine gestufte Verbrennung durchgeführt, bei welcher Stickoxid (NOx) durch innerhalb der Verbrennungsstrecke gebildete Kohlemonoxid (CO) reduziert wird.
In this calcinator, a staged combustion is carried out, during which nitrogen oxide (NOx) is reduced by carbon monoxide (CO) formed inside the combustion section.
Um die Stickoxidreduktion bei gleichzeitiger Vermeidung von Kohlenmonoxid im Abgas der Anlage zu verbessern, wird vorgeschlagen, ein Reduktionsmittel und/oder ein Katalysator in Abhängigkeit der gemessenen Abgasparameter in die Calcinatorstrecke einzu- düsen.
To improve the nitrogen oxide reduction while simultaneously avoiding carbon monoxide in the exhaust gas of the plant, it is proposed that a reducing agent and/or a catalyst be injected in dependence on the measured exhaust gas parameters in the calcinator section.
In der EP 1 334 954 B1 wird ein Drehrohrofen offenbart, der neben dem schon für den Klinkerbrand vorhandenem Drehrohrofen einer Anlage zur Herstellung von Zement grobe, stückige Brennstoff verschwelt.
A rotary kiln is disclosed in EP 1 334 954 B 1, which, in addition to the rotary kiln, which is already provided for the clinker firing, of a plant for producing cement, carbonizes coarse, lumpy fuel.
Die Pyrolysegase und die durch die Verschwelung erzeugte heiße Luft werden in den Calcinator geblasen, um damit die Wärmezufuhr für die im Calcinator durchgeführte Entsäuerung zu unterstützen.
The pyrolysis gases and the hot air generated by the carbonization are blown into the calcinator, to thus assist the heat supply for the deacidification carried out in the calcinator.
Bei entsprechend geringer Luftzufuhr wirken die Schwelgase reduk- tiv und können zur Reduktion der Stickoxide im Calcinator verwendet werden, die aus dem stammen.
With correspondingly little air supply, the carbonization gases have a reductive effect and can be used for reducing the nitrogen oxides in the calcinator, which originate therefrom.
Der Betrieb eines zweiten Drehrohrofens ist jedoch mit hohem baulichem Aufwand verbunden und erfordert eine ständige Kontrolle der im Betrieb stets heißen Mechanik.
However, the operation of a second rotary kiln is linked to a high structural expenditure and requires continuous monitoring of the mechanism, which is always hot in operation.
Aus der DE 35 33 775 C1 ist eine Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl mit Verwertung heizwerthaltiger Abfallstoffe bekannt, bei welcher als Sekundärbrennstoff verwendete Abfallstoffe nach ihrer Trocknung in einen mit Drehofenabgas und einem Teilstrom der Tertiärluft betriebenen Schwelofen zur Pyrolyse, zumindest aber zur Teilverbrennung thermisch behandelt werden.
A plant for producing cement clinker from raw meal with utilization of waste materials having a high caloric value is known from DE 35 33 775 C1, in which waste materials used as a secondary fuel are thermally treated after their drying in a carbonization furnace, which is operated with rotary kiln exhaust gas and a partial stream of the tertiary air, for pyrolysis, but at least for partial combustion.
Das Pyrolysegas dieser Verbrennung wird in den Calcinator eingeführt und die festen Pyrolyserückstände werden nach ihrer Aufbereitung und Homogenisierung wenigstens teilweise in den Drehrohrofen eingeführt.
The pyrolysis gas of this combustion is introduced into the calcinator and the solid pyrolysis residues are at least partially introduced into the rotary kiln after their preparation and homogenization.
Dabei kann der Schwelofen auch als Drehrohrofen ausgebildet sein.
The carbonization furnace can also be implemented as a rotary kiln in this case.
Aus der DE-A-33 20 670, DE-A-34 1 1 144 und DE-A-35 20 447 ist es bei einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker mit Verwertung heizwerthaltiger Abfallstoffe ebenfalls bekannt, die Abfallstoffe in einem separaten Drehofen zu verschwelen bzw. zu verbrennen und das Schwelgas/ Abgas bei der thermischen Rohmehlbehandlung zu nutzen.
In a plant for producing cement clinker with utilization of waste materials having a high caloric value, carbonizing or combusting the waste materials in a separate rotary kiln and using the carbonization gas/exhaust gas during the thermal raw meal treatment is also known from DE-A-33 20 670, DE-A-34 11 144, and DE-A-35 20 447.
Alle bisher genannten Anlagen und die darin verkörperten Verfahren sind aber auf eine chemische Reduktion der Drehofenabgase im Calcinator in Gegenwart des zu entsäuernden Rohmehls angewiesen mit den eingangs erwähnten Nachteilen der kurzen Verweilzeit, der störenden Entsäuerungsreaktion und der hohen Ansprüche an die Beherrschung der Strömungsverhältnisse.
All previously known plants and the methods embodied therein are directed to a chemical reduction of the rotary kiln exhaust gases in the calcinator in the presence of the raw meal to be deacidified, however, with the disadvantages mentioned at the outset of the short dwell time, the interfering deacidification reaction, and the high demands on the control of the flow conditions.
Schwierig herzustellen sind die für die im Calcinator gleichzeitig und nahezu am selben Ort statt findenden, verschiedenen Reaktionen notwendigen Temperaturfenster.
The temperature windows, which are required for the different reactions occurring simultaneously in the calcinator and nearly at the same location, are difficult to produce.
Die Entsäuerung des im Rohmehl enthaltenen Calciumcarbonats (CaCO3) zu gebranntem Kalk (CaO) findet bei geringeren Temperaturen statt als das ideale Temperaturfenster für die Entstickung bei der gestuften Verbrennung.
The deacidification of the calcium carbonate (CaCO3) contained in the raw meal to form burnt lime (CaO) occurs at lower temperatures than the ideal temperature window for the denitrification during the staged combustion.
Schließlich ist das Temperaturfenster für die Erzeugung von Kohlenmonoxid (CO) zur Entstickung wieder ein anderes.
Finally, the temperature window for the generation of carbon monoxide (CO) is in turn different from that for denitrification.
Es ist bekannt, dass die Entstickung, also die Reduktion von Stickoxiden (NOx) zu elementarem Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O)2abhängig ist von der weiteren Gaszusammensetzung in dem zu entstickenden Abgas.
It is known that the denitrification, i.e., the reduction of nitrogen oxides (NOx) to form elementary nitrogen (N2) and oxygen (O2), is dependent on the further gas composition in the exhaust gas to be denitrified.
Mit steigender CO2- Konzentration nimmt die Entstickung rapide ab.
The denitrification decreases rapidly with rising CO2 concentration.
Die Entstickung nimmt hingegen mit einer steigenden Konzentration von Kohlenmonoxid (CO) im zu entstickenden Abgas zu.
In contrast, the denitrification increases with a rising concentration of carbon monoxide (CO) in the exhaust gas to be denitrified.
In einem heißen Abgas stehen die Konzentration von (CO2) und (CO) im Boudouard-Gleichgewicht.
The concentration of (CO2) and (CO) are in the Boudouard equilibrium in a hot exhaust gas.
Wünschenswert wäre eine bessere Kontrolle der Abgaszusammensetzung des Drehrohrofens, der durch die hohe Verbrennungstemperatur einen hohen Stickoxidanteil, sogenannter Luftstickstoff, aufweist.
Better control of the exhaust gas composition of the rotary kiln, which has a high nitrogen oxide component, so-called air nitrogen, due to the high combustion temperature, would be desirable.
Die Abgase des Drehrohrofens werden nicht unmittelbar verworfen, sondern zur Entsäuerung des Rohmehls genutzt.
The exhaust gases of the rotary kiln are not immediately discarded, but rather used for the deacidification of the raw meal.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Herstellung von Zement zur Verfügung zu stellen, in welchem die Entstickung besser kontrollierbar ist.
The object of the invention is therefore to provide a method for operating a plant for producing cement, in which the denitrification can be controlled better.
Die erfindungsgemäße Verfahrensaufgabe wird gelöst durch Führen der Abgase des Drehrohrofens in einen Reaktor, der zwischen Drehrohrofen und Calcinator angeordnet ist, wobei in den Reaktor in Bezug auf die Verweilzeit der Abgase in dem Reaktor überstöchiomterisch Brennstoff zugegeben wird, so dass in den Abgasen enthaltenes Kohlendioxid (CO2) zu Kohlenmonoxid (CO) reduziert wird.
The method object according to the invention is achieved by guiding of the exhaust gases of the rotary kiln into a reactor, which is arranged between rotary kiln and calcinator, wherein superstoichiometric fuel is fed into the reactor in relation to the dwell time of the exhaust gases in the reactor, so that carbon dioxide (CO2) contained in the exhaust gases is reduced to form carbon monoxide (CO).
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Verfahrensanspruch 1 angegeben.
Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims to method claim 1.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus Rohmehl vorgestellt, aufweisend in Materialstromrichtung gesehen mindestens einen Calcinator zum Entsäuern des Rohmehls, und mindestens einen Drehrohrofen zum Sintern des entsäuerten Rohmehls zu Zementklinker, wobei das entsäuerte Rohmehl nach Passage des Calcinators über einen Zyklonvorwärmer in den Drehrohrofen strömt.
According to the invention, a method for operating a plant for producing cement clinker from raw meal is proposed, having, viewed in the material flow direction, at least one calcinator for deacidifying the raw meal, and at least one rotary kiln for sintering the deacidified raw meal to form cement clinker, wherein the deacidified raw meal, after passing the calcinator, flows via a cyclone preheater into the rotary kiln.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen das Führen der Abgase des Drehrohrofens in einen Reaktor, der zwischen Drehrohrofen und Calcinator angeordnet ist, wobei in den Reaktor in Bezug auf die Verweilzeit der Abgase in dem Reaktor überstöchiomterisch Brennstoff zugegeben wird, so dass in den Abgasen enthaltenes Kohlendioxid (CO2) zu Kohlen- monoxid (CO) reduziert wird.
Guiding of the exhaust gases of the rotary kiln into a reactor, which is arranged between rotary kiln and calcinator, is proposed according to the invention, wherein superstoichiometric fuel is fed into the reactor in relation to the dwell time of the exhaust gases in the reactor, so that carbon dioxide (CO2) contained in the exhaust gases is reduced to form carbon monoxide (CO).
Nach dem Gedanken der Erfindung wird also das Abgas des Drehrohrofens einer Anlage zur Herstellung von Zement nicht mehr, wie es im Stand der Technik üblich ist, unmittelbar in den Calcinator geführt, wo es Rohmehl mitreißt und dabei das Rohmehl entsäuert und wobei gleichzeitig das im Abgas enthaltene Stickoxid (ΝΟx) durch im Calcinator gebildetes Kohlenmonoxid (CO) in einer gestuften Verbrennung reduziert wird.
According to the idea of the invention, the exhaust gas of the rotary kiln of a plant for producing cement is no longer, as is typical in the prior art, guided directly into the calcinator, where it entrains raw meal and deacidifies the raw meal at the same time and wherein simultaneously the nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas is reduced by carbon monoxide (CO) formed in the calcinator in a staged combustion.
Vielmehr ist vorgesehen, das Rohmehl aus dem Calcinator nach wie vor durch eine Rohmehlleitung aus der untersten Zyklonvorwärmstufe einer Vorwärmstufe dem Drehrohrofen zuzuführen.
Rather, it is provided that raw meal from the calcinator is still supplied through a raw meal line from the lowermost cyclone preheating stage of a preheating stage to the rotary kiln.
Nach dem Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass das Abgas aus der Drehofeneinlaufkammer durch einen eigens für das Abgas gedachten Kanal oder Rohrleitung zunächst in einen Reaktor strömt bevor das Abgas zur Entsäuerung des Rohmehls in den Calcinator geleitet wird.
According to the idea of the invention, it is provided that the exhaust gas from the rotary kiln intake chamber firstly flows through a channel or pipeline, which is intended separately for the exhaust gas, into a reactor, before the exhaust gas is conducted into the calcinator to deacidify the raw meal.
In diesen Reaktor, der vorteilhafter Weise höher als eine Drehofeneinlaufkammer liegt, die zwischen Drehrohrofen und Cal- cinatorfuß angeordnet ist, wird überstöchiometrisch in Bezug auf die Boudouard- Reaktion und der in den Drehofenabgasen vorhandenen Kohlendioxid (CO2)- Konzentration Brennstoff hinzugefügt.
In this reactor, which is advantageously located higher than a rotary kiln intake chamber, which is arranged between rotary kiln and calcinator base, fuel is added superstoichiometrically in relation to the Boudouard reaction and the carbon dioxide (CO2) concentration present in the rotary kiln exhaust gases.
Die in dem Reaktor wesentliche Reaktion wird nicht etwa durch die Verbrennung des Brennstoffes durch restlichen Sauerstoff in den Drehrohrofenabgasen bestimmt, sondern durch eine endotherme Boudouard-Reaktion.
The essential reaction in the reactor is not determined, for example, by the combustion of the fuel by residual oxygen in the rotary kiln exhaust gases, but rather by an endothermic Boudouard reaction.
Dabei wird das bis zu 25% im Abgas enthaltene Kohlendioxid (CO2) mit dem Kohlenstoff (C) des Brennstoffes zu Kohlenmonoxid (CO) umgesetzt.
In this case, the carbon dioxide (CO2), which is contained by up to 25% in the exhaust gas, is reacted with the carbon (C) of the fuel to form carbon monoxide (CO).