制造水泥熟料的方法和装置制造方法及图纸

本文公开一种制造水泥熟料的方法，通过该法水泥原料粉在包括旋风预热器（１）和窑炉（５）的装置中预热和烧成。该法的特征在于至少部分原料粉是由旋风预热器（１）提取，这原料粉引入分离单元（２１），在其中指定其在气流提供的氧化条件下的滞留时间以形成ＳＯ↓［２］和排出有机碳，形成的ＳＯ↓［２］和排出的有机碳由分离单元（２１）的夹带在气流中排出，以进一步在后续工艺步骤中处理，并使原料粉重新引入旋风预热器（１）。由此达到有效地降低ＶＯＣ、ＣＯ以及ＳＯ↓［２］的排放，而无须使用另外用于加热的能量。通过在氧化条件下使提取的和部分预热的原料粉以滞持时间而由旋风预热器分离，可以达到使硫化物氧化成ＳＯ↓［２］，和有机碳由原料粉中排出，致使所形成的ＳＯ↓［２］和排出的有机碳可夹带在分开的、较少的气流中，并以优化方式进行其后的处理。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水泥熟料的制造方法，通过该法水泥原料粉在包括旋风预热器和窑炉的装置中进行预热和烧成。尤其是本专利技术涉及一种减少SO2、CO和挥发性有机化合物(以下称作VOC)从所述装置排放的方法。本专利技术还涉及完成该方法的装置。用于制造水泥熟料的上述装置由文献是熟知的。SO2、CO和VOC从这种制造水泥熟料的窑炉装置中排放，主要是由所使用的原料发出的，这种原料将在下文进一步详细地描述。原料粉在旋风预热器中的加热是通过按逆流原则与热的废气直接接触而进行的，由此所形成的SO2和CO以及排出的VOC立即为废气流所俘获，并与废气流一起以排放的形式离开旋风预热器。由于不同的理由，这三种向大气的排放是不希望有的。水泥的原料经常含有矿物质，如黄铁矿和白铁矿。黄铁矿(FeS2)中的硫化物在温度约525℃下的旋风预热器中转化，引发SO2的形成。因此在启动水泥装置时进行的测量证实，当原料粉于约370℃的温度下离开第一旋风段时，原料粉中所含有的全部硫化物实际上仍存在于原料粉中，而原料粉在约550℃的温度下离开第二旋风段时，原料粉中的硫化物含量约为一半。这样，在上述的水泥装置中，原料中所含有的硫化物几乎有一半，因在第二旋风段发生的氧化反应，而以SO2的形式从预热器排出。用于减少SO2含量的已知方法包括，从废气的流动方向观察，在SO2形成后的一个位置上，于旋风预热器中使用CaO、Ca(OH)2或其他碱性成分形式的吸收剂，致使SO2以硫化物形式结合在原料中，硫化物在后来的工艺步骤中转化成硫酸盐。这种已知方法的一个显著的缺点是，通常必须使用过量的吸收剂，因此使其成为较贵的方法。另外，水泥原料经常含有有机碳，它在旋风预热器的预热过程中基本上以CO和VOC的形式从原料粉中排出，并且与废气流一起以未烧成的形式排出。这一点可以通过表明某些类型的VOC基本上是在比较窄的温度间隔内排出的研究得到证实。一种VOC基本上是在300-500℃的温度间隔内排出，而另一种基本上是在450-650℃的温度间隔内排出。另外一种VOC是在更高的温度间隔内排出。在传统的旋风预热器中，上述温度间隔通常分别出现在第一和第二旋风段，和第二和第三旋风段，这取决于旋风预热器是四段的还是五段的单元，而且有时还取决于窑炉系统其它部件的效率。已知一些用于除去废气中VOC的废气的后续处理方法。一种已知的方法包括多种步骤，来自预热器的废气在热交换单元中预热，在加入燃料的同时使VOC燃烧，以及其后使废气在热交换器单元中冷却。从能量消耗的观点考虑，这不是最佳的解决方法，并且用于完成该方法的装置还涉及相当大的投资费用。另外，根据丹尼斯(Danish)专利申请PA200100009已知一种方法，借此方法原料粉是从预热器中提取并且在分离加热单元中加热，以形成SO2和排出VOC。按该已知方法，接着使所形成的SO2与吸收剂接触，烧掉排出的VOC，再把原料粉重新送入旋风预热器。这种已知方法的缺点主要在于能量消耗相当高。本专利技术的目的在于提供一种制造水泥熟料的方法和装置，借此可以实现便宜而有效的减少SO2、CO和VOC的排放，而对旋风预热器的效率水平没有任何显著的影响。这一点可以凭借上述介绍的方法完成，其特征在于-至少部分原料粉是从旋风预热器提取的，-把这种原料粉引入分离单元，在其中在藉助于气流提供的氧化条件下的保留时间以形成SO2和排出有机碳，-接着使所形成的SO2和排出的有机碳由分离单元夹带在气流中放出，以在随后的工艺步骤中进一步处理，和-把原料粉重新引入旋风式预热器。由此可以达到有效的减少VOC、CO和SO2的排放，而无须使用另外的能量以加热。由于使提取的和部分预热过的原料粉在氧化条件下保留时间而从旋风预热器分出，致使硫化物氧化成SO2，和有机碳从原料粉中排出，致使所形成的SO2和所排出的有机碳，可夹带在分开的、较少的气流中，并以最好的方式进行其后的处理。正如在下文更详细地描述，由本申请所完成的研究意外地表明，即使温度保持恒定和低于产生大部分SO2释放的旋风式预热器中的处所，也会出现硫化物大量氧化成SO2和有机碳的某些除去。这些研究还证明发生这些工艺时所实现的速率随温度而定，并且步骤中的速率随着温度的升高而增加。完成本专利技术方法的装置的特征在于，它包含用于从旋风预热器提取至少部分原料粉的设备，用于在氧化条件下使原料粉滞留时间并由此借助于气流保证含于原料粉中的硫化物氧化以形成SO2和排出有机碳的分离设备，用于排放从分离单元夹带在气流中的所形成的SO2和所排出的有机碳以在随后的工艺步骤中进一步处理的设备，以及用于重新把原料粉引入旋风预热器的设备。本专利技术装置的另外特征根据下文中所提供的详细描述将会明白。优选的是，所有的原料粉都是从旋风预热器中提取的，以在分离单元中进行氧化。到目前为止，常规知识认为，原料含有亚硫成分时，SO2是在大约525℃的较小的温度间隔内形成。然而，与上述和在下文更详细描述的有关的研究相当意外地指明，只要对工艺规定必要时间，即使在较低的温度下也会发生硫化物被显著地氧化成SO2。因此这些研究证明即使在温度350℃时，也会产生SO2的形成，并且按照本专利技术，原料粉因此可在350℃和525℃之间的温度下从旋风预热器中提取。为了限制用于提取原料粉在分离单元中的滞留所必要的时间以及其容量，优选是将原料粉在400℃-500℃范围内的温度下从旋风预热器中提取。完成的研究表明温度高于525℃时，SO2的形成是如此的迅速，以至于实际上所有的硫化物在原料粉从预热器中提取之前都已转化成SO2。原则上，可以给定原料粉在分离单元中在上述温度下需要用于实现所要求的SO2形成的任何滞留时间。实际上，提取原料粉的温度主要确定用于滞留的持续时间，这是必要的。按照本专利技术，可以任意选择在分离单元中的滞留时间，但是，经常有利的是在10-200秒钟的范围内。然而，优选使用100秒钟的最大极限。在氧化过程中在分离单元中的温度大体上可以保持恒定，但是温度也可以变化，例如通过调节引入分离单元的气流温度。若有要求提高氧化的速度，分离单元中的温度则可以通过引入较热的气流而予以提高。大体上，有机碳可以在旋风预热器中的整个温度间隔内从原料粉中排出，这是在原料粉在从旋风式预热器顶部低于100℃的温度到旋风式预热器底部接近830℃温度的范围情况下。因此，本专利技术方法只具有排出部分的总有机碳量的能力。因此，提取原料粉时的温度主要取决于达到最大减少SO2含量时的温度。以前与本文有关的研究指出用于排出不同有机碳方式的变化。在给定水泥装置实现本专利技术方法之前，进行所用原料的特定研究是有利的，以准确地确定不同有机碳的含量，并进一步确定作为温度的函数的这些有机碳是如何排出的。在某些情况下，与SO2的减少相一致，优选的是原料粉在低于450℃的温度下从旋风式预热器中提取。大体上，提取的原料粉在分离单元中的氧化可以任何适当的方式进行，但是，必须使较少含氧的气流通过用于氧化硫化物和有机碳的区室，并用于除去SO2和排出的有机碳。研究表明适合除去SO2的最佳氧百分比约为5％。分离单元可以以任何适当的方式构成。分离单元包括任何类型的用于大量材料的接纳或运输机械，它能够为原料粉提供足够的滞留时间，并保证原料粉和含氧的气流充分的混合。例如，可以使分离单元构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造水泥熟料的方法，通过该法使水泥原料粉在包括旋风预热器（１）和窑炉（５）的装置中预热和烧成，其特征在于－至少部分原料粉是由旋风预热器（１）提取的，－将所述原料粉引入分离单元（２１），其中指定在借助于形成ＳＯ↓［２］和排 出有机碳的气流所提供的氧化条件下的滞留时间，－接着使夹带气流中的所形成的ＳＯ↓［２］和排出的有机碳从分离单元（２１）中排出以在后续工艺步骤中进一步处理，和－把原料粉重新引入旋风预热器（１）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：拉斯斯卡拉普詹森，詹斯P汉森，
申请(专利权)人：FL施米思公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]