CN101560070A - 用有机垃圾替代部分燃煤生产水泥的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用有机垃圾替代部分燃煤生产水泥的工艺,包括步骤:1)将有机垃圾预处理成颗粒燃料;2)将所述有机垃圾颗粒燃料送入水泥生产装置的燃料分解炉分解,使其中的有机成分挥发成气相,再进入水泥窑内氧化燃烧。本工艺既可解决有机垃圾的出路问题,又可降低水泥成本。
Description
技术领域
本发明涉及水泥生产工艺,具体涉及一种用有机垃圾替代部分燃煤生产水泥的工艺,适用于干法悬浮预热器回转窑水泥生产系统。
背景技术
我国人工栽培食用菌历史悠久,规模巨大,仅以申请人公司所在地四川什邡市为例,种植木耳已有28年历史,目前规模已达到近2亿袋,每年产生菌渣量20多万吨,这些菌渣未经任何处理,或堆放露天任其自然腐烂,或倾入河流,极大的污染了当地环境和水资源。随着环保要求日益严格,菌渣必须进行处理,但目前是将菌渣作为垃圾,用传统垃圾焚烧炉处理菌渣,菌渣含有大量有机质,热值高,是一种可以利用的燃料,作为垃圾焚烧掉,是一种资源浪费,同时也大幅度增大了食用菌生产成本,使菌农无利可图。再有,由于垃圾焚烧炉的温度有限,菌渣水分含量较高,容易结焦,热分解的效果不是很好;垃圾焚烧炉的空间有限,分解后的可燃气体在炉内停留时间较短,处理效率低;焚烧过程中产生的有害气体以及焚烧后灰烬中的重金属仍存在二次污染。
类似的,还有许多热值较高的农业有机废弃物如棉花、油菜、花生等作物的秸秆,工业有机废弃物如废旧塑料制品等,同样存在处理问题。
另一方面,水泥生产煤耗高,是水泥成本的主要因素之一。原煤是不可再生的能源,其价格将不断提高,水泥生产企业的利润日益下滑,一直在寻求可资利用的廉价能源替代原煤,以降低水泥成本。
发明内容
本发明的目的,是提供一种用有机垃圾替代部分原煤生产水泥的工艺,既可解决有机垃圾的出路问题,又可降低水泥成本。
本发明的技术方案如下:
一种用有机垃圾替代部分原煤生产水泥的工艺,包括步骤:
1).将有机垃圾预处理成颗粒燃料;
2).将所述有机垃圾颗粒燃料送入水泥生产装置的燃料分解炉分解,使其中的有机成分挥发成气相,再进入水泥窑内氧化燃烧。
所述有机垃圾预处理是采用粉碎机将有机垃圾粉碎为颗粒;所述粉碎机是带有烘干装置的粉碎机。
所述有机垃圾颗粒燃料送入水泥生产装置的燃料分解炉的步骤是:
a.用皮带运输机将有机垃圾颗粒送往设置在水泥生产装置附近的料棚内堆放;
b.用铲车将料棚内的有机垃圾颗粒装入料斗,并称重计量;
c.用提升机将料斗升至高位,翻转料斗,将有机垃圾颗粒倾入下料管的入口,该下料管的出口连通燃料分解炉,有机垃圾颗粒经下料管进入燃料分解炉内。
所述下料管配有串联连接的回转锁风阀和气动闸板阀,气动闸板阀布置在回转锁风阀之下。
所述下料管采用钢质圆管内壁衬耐高温陶瓷料。
所述下料管倾斜布置,倾角≥75°。
本发明的技术效果:
有机垃圾替代部分燃煤生产水泥,被资源化充分利用,成功地解决了有机垃圾的出路问题,满足了环保要求,同时也降低了水泥成本。
与焚烧炉焚烧相比,还具有以下优势:
(1).水泥窑内温度高,气体温度和物料温度分别高达1750℃和1450℃,而焚烧炉内仅为900℃左右;
(2).水泥窑内气体通过时间长,气体(>1100℃)的通过时间长达4秒以上,而焚烧炉内仅2秒;
(3).水泥窑的热惯量大,工况稳定;
(4).水泥窑内高温气体湍流强烈,有利于气固两相的混合、传热、传质、分解、化合、扩散;
(5).水泥窑内的碱性物质可以和废料中的酸性物质相化合为稳定的盐类,便于其废气的净化(脱酸)处理,而且可以与水泥工艺过程一并进行;
(6).水泥窑可以将废料中的绝大部分重金属固定在熟料中,避免再次扩散之害;
(7).焚烧废物的残渣熔入水泥熟料,最终进入水泥成品,不对环境产生二次污染物。
通过对比可以看出水泥窑具有温度高、容纳性大、处置有机垃圾不产生残渣、不造成二次污染等优势。
下面以用菌渣替代部分燃煤生产水泥为例,详细说明本发明。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图
具体实施方式
菌渣是食用菌采收后的剩余物,未经过破碎和均匀化,成分复杂,主要含有木屑、棉籽壳等可燃成分,热值较高,见表1、表2。
表1菌渣组成成分
成分 | 稻谷壳、棉籽壳等 | 生石灰、石膏等 | 其他成分 |
百分含量 | 80% | 5% | 15 |
表2菌渣热值表
由上表可见菌渣具有较高的热值,利用价值较高。
本发明用菌渣替代部分燃煤煅烧水泥,其工艺流程见图1,将菌渣收集打包运往厂区后,用带干燥装置的粉碎机1干燥并粉碎为颗粒,颗粒的含水量约35%,由皮带运输机2送往堆棚3堆放,再用铲车4将堆棚3中菌渣颗粒装入料斗5,经计量称6称重后,由提升机7升至高位,翻转料斗5,将菌渣颗粒倾入下料管8的入口,该下料管8的出口连通燃料分解炉12,菌渣颗粒经下料管8进入燃料分解炉12内。
因菌渣的含水量为40~50%,50℃烘干一小时后粉碎为颗粒,水分仍在35%左右,在输送过程中易发生堵料情况,针对此情况,下料管8进行特殊防堵处理,具体措施是:下料管8采用钢质圆管内璧衬耐高温陶瓷料,并将下料管8的水平倾角设计为≥75°。这样,下料管8很陡峭,内壁很光滑,就不会发生堵料现象。
因预分解窑是全负压操作,燃料分解炉12通过三次风管11形成负压,下料管8的进料口是通大气的,加菌渣颗粒时,会将冷空气带入燃料分解炉12内,增加系统热耗。为此,在下料管8的尾端设有耐高温回转锁风阀9,避免冷空气进入燃料分解炉12内。在耐高温回转锁风阀9之下还设有耐高温气动闸板阀10,在停止加菌渣颗粒时,快速关闭耐高温气动闸板阀10,防止燃料分解炉12内的热介质反窜至下料管8,起到热隔离作用。
上述燃料分解炉12的燃煤进口仍保留不变。只是新开一个口,用于连接下料管8。
菌渣的燃烧过程是先热解产生挥发份,当挥发份的可燃物达到一定浓度时再发生氧化燃烧。燃料分解炉12内温度850~900℃,菌渣颗粒在此温度下被热解,其有机成分挥发为气相,再进入回转窑13氧化燃烧。
若采用传统垃圾焚烧处理炉,当菌渣进入焚烧阶段时,有机成分就易软化,并和大量的灰分粘在一起,形成块状混合物,易于结焦,不利于传热和节能。由于本发明水泥窑内温度高,气体温度和物料温度分别高达1750℃和1450℃,使颗粒替代燃料能够充分燃烧,且回转窑空间大,能使其充分燃烧并燃尽,不但解决粘结和结焦问题,也不对环境造成污染。
本发明中,菌渣燃烧不会产生有害气体、二惡英等的污染。与传统垃圾焚烧炉相比,水泥窑内燃料气体通过时间长,在4秒以上;燃烧温度高,>1700℃,菌渣燃料中的有机成分可以彻底分解,不会生成二次污染物质,如二恶英及呋喃、H2S、SO2等。垃圾焚烧炉和水泥回转窑的比较见表3。
表3垃圾焚烧炉和水泥回转窑相关参数对照表
参数 | 垃圾焚烧炉 | 水泥回转窑 |
气体温度(℃) | 1100 | 1750 |
窑炉转速(r/min) | 0.2-0.3 | 2.8~3.2 |
物料温度(℃) | 850 | 1450 |
气体停留时间(s) | 2 | ≥4 |
物料停留时间/min | 根据废物性质调节 | 30~35 |
经实测,菌渣的热值Q=4128kcal/kg。现本申请人(四川利森建材集团有限公司)所使用燃煤的平均热值为21736kJ/kg左右。按以上菌渣成分分析,燃烧1吨菌渣理论节约原煤:
(4128×1000×0.5-736096×0.5)/(5200×1000)=0.33吨
注:736096kcal为窑系统处理1吨水所需的热量。
下面是有效热能分析具体计算。
1t湿菌渣带入的化学热: 1000*(1-50%)*4300=2150000kcal/h
1t湿菌渣蒸发水分耗热: 1000*50%*597=298500kcal/h
1t湿菌渣蒸发的水蒸汽量: 1000*50%/0.804=622Nm3/h
假设预热器出口温度为: 340℃
水蒸汽在340℃时的比热: 0.370kcal/Nm2.C
水蒸汽由预热器出口带出热: 622*340*0.370=78248kcal/h
1t湿菌渣燃烧后总支出热: 298500+78248=376748kcal/h
假设1t湿菌渣中干物料燃烧放出的废气量与节省的燃料燃烧放出的废气量相同,另外不计1t湿菌渣带入的潜热,则1t湿菌渣可以节省的总热量为:
2150000-376748=1773252kcal/h
使用1t湿菌渣预计可以节省分解炉燃料量为:
1773252/5200=341kg/h
考虑菌渣的水分波动、不完全燃烧和管道散热等因素的影响,燃烧1吨菌渣节约0.25吨煤粉是可行的。
菌渣的加入量视回转窑13内的温度变化灵活掌握,与煤粉加量没有确定的比例关系,当回转窑13内的温度向下波动时,多加煤粉,少加菌渣,反之,则可少加煤粉,多加菌渣。
另外,与传统固废处理的空气输送方式相比,本发明使用提升机输送方式输送菌渣更加节能。
以上只是本发明的一个实例,它不限制本发明。当采用其它有机垃圾时,只须调整相应的工艺步骤或参数。例如,当采用含水量很低的有机垃圾时,粉碎时即无须干燥。
正是由于水泥回转窑具有处理温度高、焚烧空间大、热容量大以及焚烧停留时间长等特点,加之水泥回转窑运转率高(一般年运转率大于90%),决定了水泥回转窑的废物处理能力较大。并且,随着我国工业技术水平的提高,水泥回转窑的日产能力逐步提高,其热稳定性和抗波动能力不断加强,从而在处理废物的规模和采用可替代燃料的数量也有较大的发展空间。
Claims (8)
1.一种用有机垃圾替代部分燃煤生产水泥的工艺,包括步骤:
1).将有机垃圾预处理成颗粒燃料;
2).将所述有机垃圾颗粒燃料送入水泥生产装置的燃料分解炉分解,使其中的有机成分挥发成气相,再进入水泥窑内氧化燃烧。
2.根据权利要求1所述的用有机垃圾替代部分燃煤生产水泥的工艺,其特征在于:所述有机垃圾预处理是采用粉碎机将菌渣粉碎为颗粒。
3.根据权利要求2所述的用有机垃圾替代部分燃煤生产水泥的工艺,其特征在于:所述粉碎机是带有烘干装置的粉碎机。
4.根据权利要求1所述的用有机垃圾替代部分燃煤生产水泥的工艺,其特征在于,所述有机垃圾颗粒燃料送入水泥生产装置的燃料分解炉的步骤是:
a.用皮带运输机将有机垃圾颗粒送往设置在水泥生产装置附近的料棚内堆放;
b.用铲车将料棚内的有机垃圾颗粒装入料斗,并称重计量;
c.用提升机将料斗升至高位,翻转料斗,将有机垃圾颗粒倾入下料管的入口,该下料管的出口连通燃料分解炉,有机垃圾颗粒经下料管进入燃料分解炉内。
5.根据权利要求4所述的用有机垃圾替代部分燃煤生产水泥的工艺,其特征在于,所述下料管配有串联连接的回转锁风阀和气动闸板阀,气动闸板阀布置在回转锁风阀之下。
6.根据权利要求4所述的用有机垃圾替代部分燃煤生产水泥的工艺,其特征在于,所述下料管采用钢质圆管内壁衬耐高温陶瓷料。
7.根据权利要求4所述的用有机垃圾替代部分燃煤生产水泥的工艺,其特征在于,所述下料管倾斜布置,倾角≥75°。
8.根据权利要求1所述的用有机垃圾替代部分燃煤生产水泥的工艺,其特征在于,所述有机垃圾是人工栽培食用菌的菌渣。
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20091021 |