CN102303957A - 利用双效反应器结合水泥生产处理废气的方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用双效反应器结合水泥生产系统来处理回转焚化炉高温焚烧工业废物，医疗垃圾、危险垃圾或城市生活垃圾产生的烟气和增加水泥产量的方法，所述双效反应器由相连的焚烧反应室和气固悬浮混合室所组成，该方法包括以下步骤：将水泥生产中熟料煅烧阶段冷却产生的高温气体、水泥生产中的碱性物料或废渣、高热值废物或燃料注入到双效反应器的焚烧反应室；将焚化烟气输入到焚烧反应室或气固悬浮混合室中；在高温下，焚烧反应室中的气体和固体进入双效反应器的气固悬浮混合室充分混合反应，酸性气体、二噁英以及二噁英前体物质被清除。本发明还提供了用于处理回转焚化炉高温焚烧废物产生的烟气和增加水泥产量的系统。

Description

利用双效反应器结合水泥生产处理废气的方法及其系统
技术领域
本发明涉及一种利用双效反应器(Dual Purpose Reactor，DPR)处理废气的方法，尤其涉及一种利用双效反应器结合水泥生产系统来处理废气和增加水泥产量的方法，该方法去除了废气和水泥生产中产生的酸性气体和完全去除二噁英及其前体物质，同时能够实现热能回收利用。
背景技术
在当代处理废物的方法中，焚烧法的应用广泛，包括工业废物，医疗垃圾、危险垃圾或城市生活垃圾等。焚烧过程中普遍会产生大量有毒有害气体废物，特别是酸性气体和二噁英等有毒物。焚烧废气如果不合理有效的处理，将会对人类的生活产生严重的负担。
二噁英，又称二氧杂芑，是一种无色无味、毒性严重的脂溶性物质，它指的并不是一种单一物质，而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物。二噁英包括200多种化合物，这类物质非常稳定，熔点较高，极难溶于水，可以溶于大部分有机溶剂，是无色无味的脂溶性物质，所以非常容易在生物体内积累。
一般认为，二噁英既可由烃类有机物和无机氯化物在催化剂存在的条件下生成，也可由二噁英的前体有机氯化物产生。人们普遍认为在焚烧过程中，烃类有机物与有机氯化物会经化学反应生成二噁英。从目前的研究来看，二噁英的生成有以下几种原因：
1.在对氯乙烯等含氯塑料的焚烧过程中，焚烧温度低于800℃，含氯垃圾不完全燃烧，极易生成二噁英。
2.其他含氯、含碳物质如纸张、木制品、食物残渣等经过铜、钴等金属离子的催化作用，经氯苯生成二噁英。
3.在制造包括农药在内的化学物质，尤其是氯系化学物质，像杀虫剂、除草剂、木材防腐剂、多氯联苯等产品的过程中派生。二噁英大多数来源于垃圾焚烧、水泥生产、钢铁冶炼、催化剂高温氯气活化等过程都可向环境中释放二噁英。日常生活所用的胶袋，PVC(聚氯乙烯)软胶等物都含有氯，燃烧这些物品时便会释放出二噁英。
焚烧过程产生大量有害酸性气体，包括氯化氢气体(HCl)、氟化氢气体(HF)、氨气(NH3)、二氧化硫(SO2)、氰氢酸气体(HCN)、硫化氢气体(H2S)等。酸性气体会对环境带来广泛的危害，造成巨大的经济损失。
因此，高温焚烧产生的废气在排放前必须进行除酸除毒处理，防止对人类健康和环境构成重大威胁。高效的处理技术可大大减轻对环境和生产成本的负担。
在水泥生产工业中，通常使用高温煅烧法，会产生大量有毒有害气体废物。水泥生产的特点为物料处理量大，粉状物料或成品输送环节多。在物料破碎、输送、粉磨、煅烧、包装、储存等环节中，几乎每道工序都伴随着有害气体废物的产生和排放。其中，危害最大、排放量最多的就是产生于熟料煅烧过程的SO2、NOx等酸性气体以及二噁英等有毒废物。
目前，处理由高温焚烧技术产生的含有机质、毒性及酸性气体的技术多采用急速冷却，喷淋碱液，活性炭吸附系统，。
如中国专利申请号200710114674.4“防止二噁英产生的可燃垃圾气化制气装置及工艺”和中国专利号200580002874.X“包括分流引出含有害物质的转炉废气的水泥熟料生产方法”。上述两项申请中防止有害气体生成都采用急冷方式进行处理，将烟气从高温瞬间降至200℃以下，这样虽然清除了有害气体，但是却造成了热能的浪费，而且水耗量大，加大了处理成本。
中国专利申请号200710201255.4“一种利用盐碱渣处理含酸性气体的废气的方法”采用喷头对废弃喷淋盐碱渣水溶液的方法，来处理废气中的酸性气体，这种操作在处理前容易引起烟道和急冷换热设备的高温腐蚀和低温腐蚀，且设备体积庞大。
在活性炭吸附系统中，由于活性炭吸附后，二噁英只是存在于活性炭之中，并没有从根本上去除。需要进一步处理，价格昂贵。还有采用电子束照射延期的方法破坏烟气中的二噁英，然而，用于产生电子束的电压很高，处理容量不大，能耗大。
在中国专利申请号01804541.3“用于废弃物转为能源的设备中共燃烧的方法”采用碱性物料与废弃物在高温燃烧室燃烧反应的方法，进行酸性废气以及二噁英的去除。但是该发明的燃烧反应温度控制在1200℃，在高温下反应，不但不利于节约能源，而且对反应炉的材料要求很高。如果燃烧室温度高达1400～1600℃时，对燃烧室管壁材料的要求很高，需要Al2O3含量为90％的刚玉砖。而当温度在850～950℃区间时，只需采用Al2O3含量为60～75％的II等高铝砖。
因此，目前急需一种简单、廉价、能够有效去除焚化产生的废气中的酸性气体和完全去除其中二噁英及其前体物质，从而防止二噁英在热能回收过程中再生的处理方法。本发明提供了一种结合水泥生产系统来处理废气和增加水泥产量的方法和系统，即水泥生产-氧化法废物同步资源化工艺(Cement Processing-Oxidative Waste & EnergyRecovery，C-POWER)，达到了上述目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用双效反应器(Dual Purpose Reactor，DPR)结合水泥生产系统来处理废气和增加水泥产量的方法，该方法还能去除酸性气体和完全去除二噁英及其前体物质，同时能够实现热能回收利用。
本发明提供了一种利用双效反应器结合水泥生产系统来处理焚化烟气和增加水泥产量的方法，所述双效反应器由相连的焚烧反应室和气固悬浮混合室所组成，该方法包括以下步骤：
(a)将水泥生产中熟料煅烧阶段冷却产生的高温气体经过高温气体通道输入到双效反应器的焚烧反应室；
(b)将水泥生产中产生的碱性物料或废渣输入到双效反应器的焚烧反应室；
(c)将高热值废物或燃料注入到焚烧反应室进行燃烧，提高和稳定焚烧反应室的温度；
(d)将焚化烟气输入到焚烧反应室或气固悬浮混合室中；
(e)在高温下，焚烧反应室中的气体和所述碱性物料或废渣由所述焚烧反应室进入双效反应器的气固悬浮混合室并螺旋前进，在气固悬浮混合室充分混合反应，酸性气体、二噁英以及二噁英前体物质被清除；
(f)气粉混合物离开双效反应器进入高温收尘器，气固分离，气体经热能回收及除尘系统后，经独立烟囱排出温度保持在120～150℃的无毒气体；
(g)已分解的碱性物料或废渣通过三通阀回入焚烧反应室循环再用，或进入水泥煅烧系统中的回转窑。
在本发明中，所述焚化烟气可以是采用焚化炉，例如回转焚化炉高温焚烧工业废物，医疗垃圾、危险垃圾或城市生活垃圾产生的烟气。
在本发明的一个方面，水泥生产中熟料煅烧阶段冷却产生的高温气体来自熟料煅烧阶段的篦冷机。
在本发明的又一个方面，来自熟料煅烧阶段的旁路放风系统的高温气体也经过高温气体通道输入到双效反应器的焚烧反应室。
在本发明中，水泥生产中熟料煅烧阶段冷却产生的高温气体，例如来自熟料煅烧阶段的篦冷机和/或旁路放风系统的高温气体可以通入焚化系统的回转焚化炉。另外，高热值废物或燃料也进入焚化系统的回转焚化炉。
在本发明的一个方面，高热值废物或燃料在焚烧反应室的停留时间不少于2秒。
在本发明的一个方面，步骤(c)至(e)中保持850至950℃的温度，优选的，保持850至920℃的温度，最优选的，保持860至890℃。
本发明的方法中，碱性物料或废渣的用量为其化学反应所需摩尔质量的20至85倍。
本发明中，焚化烟气在焚烧反应室和气固悬浮混合室中停留时间合共为6至10秒，优选8至10秒。
本发明还提供了一种用于利用双效反应器结合水泥生产系统来处理废气的方法的系统，其包括：双效反应器10、高温收尘器20、热能回收及除尘系统30、三通阀40和独立烟囱60，其中所述双效反应器10由相连的焚烧反应室11和气固悬浮混合室12组成。
其中所述焚烧反应室11和回转焚化炉132通过高温气体通道相连，回转焚化炉132排出的焚化烟气进入焚烧反应室11。在本发明的一个方面，回转焚化炉132排出的焚化烟气进入气固悬浮混合室12。
其中所述焚烧反应室11和回转焚化炉132通过高温气体通道与水泥生产系统50的熟料煅烧系统52相连，以接收水泥生产的，例如来自熟料篦冷机524的高温气体，另外所述焚烧反应室11具有入口以接收来自生料制备及均化系统51的，例如来自生料均化库的碱性物料或碱性废渣。
三通阀40分别与高温收尘器20，焚烧反应室11和回转窑523相通。巳分解的碱性固体物料通过三通阀进入水泥煅烧系统中的回转窑。如果水泥回转窑不能接收该物料，则该碱性物料可转入焚烧反应室。
焚化系统13含喂料器131和回转焚化炉132，废弃物，例如工业废物，医疗垃圾、危险垃圾或城市生活垃圾，由喂料器131进入回转焚化炉132，在回转焚化炉132中干燥、焚化，产生的焚化烟气送入焚烧反应室11进一步处理。
水泥的熟料煅烧系统52由预热器521、分解炉522、回转窑523和篦冷机524组成。水泥生产系统有自己的烟囱54，用于排出熟料煅烧过程产生的烟气。
水泥生产系统的旁路放风系统55由淬冷器551和热能回收及除尘器552两部分组成。从水泥回转窑出来的饱含硫、氯、钾、钠等物质的高温烟气经淬冷器551急冷后，送入能量回收及除尘器552进行能量回收和除尘。经除尘后的烟气通过烟囱排入大气，回收下来的粉尘送至水泥粉磨系统53用作混合材。
本发明具有以下优点：
第一，通过本发明废气处理系统的双效反应器中采用水泥生产中产生的碱性物料与废渣与焚化烟气中的有害气体在高温的环境混合的处理方式，在整个废气处理过程在初始阶段就开始进行有害气体处理，在未进入热能回收锅炉前，就已经处理完毕所有的有害气体，从而省去了后续烟气处理中常用的石灰喷洒装置，同时，由于将处理步骤提前，有效地减小了酸性气体对设备的腐蚀。
第二，双效反应器排出的净化废气，不会在热能回收的降温过程中产生二噁英等有害气体，因此其热能的可利用空间为850～950℃到约120～150℃，从而对比现有的有害气体净化-热回收系统有着更高的热能回收效率。
第三，有害气体在焚烧反应室被加热至850～950℃，在高度保温条件下进入气固悬浮混合室，整个过程停留时间达6至10秒。因此焚烧反应室对二噁英及形成二噁英的烃类有机物、有机氯化物和无机氯化物等的去除极为彻底，其效果远超过现有的方法。
第四，使用水泥生产产生的碱性物料和废渣，可以在本发明的废气处理系统中循环使用，降低了废气处理的成本。
第五，在本发明的一个方面，在通过将足量的尿素和氨气等还原剂通入气固悬浮混合式，从而将氮氧化物(NOX)的产生控制为低于100mg/Nm3。
第六，通过和废气处理系统的结合，水泥生产的产量可增加不少于原产量的10％。
与本发明的双效反应器系统结合后，水泥生产系统产生的多余硫、氯、钾、钠等物质，也可由旁路放风系统排出、冷却、凝固和收集，并使用作水泥粉磨的混合材。
本发明提供的废气处理方法及其系统具有能在高温条件下连续运行、吸收酸性气体和消除二噁英及其前体物质，包括烃类有机物、有机氯化物和无机氯化物的功能。该系统既能高度消除含有机质、毒性及酸性气体中的有机物颗粒、CO、SO2、HCl、HF酸性气体及二噁英等有害物质，同时又能保持或提高处理气体的温度，使之成为可供利用的稳定热源。在高度净化毒气的毒性及酸性气体的同时，实现原有害气体资源化。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是根据本发明的废气处理方法的一种具体实施方式的流程图；
图2是使用图1示出的废气处理方法的废气处理系统的一种具体实施方式的结构示意图；
具体实施方式
本发明的方法和系统在产业中进行了中试。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
请参考图1，图1是根据本发明的废气处理方法的一种具体实施方式的流程图，该方法包括：
步骤S101，将水泥生产中熟料煅烧阶段的冷却过程中产生的高温气体经过高温烟气通道输入到双效反应器的焚烧反应室。在另一个方面，所述高温气体也可以经过高温烟气通道输入到焚化系统的回转焚化炉。
水泥的生产主要包括三个阶段：生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨。
生料制备主要指：首先进行原料(主要是石灰石或粘土)的提取；其次，将原料经过破碎或锤击变成碎块；之后，再进行磨细得到生料，以保证原料能进行高质量的混合。用于水泥生产的生料基本上能满足本发明双效反应器所需要的碱性物料和/或废渣的物理和化学特性的要求。
熟料煅烧是指：烘干或预热、煅烧(热处理，在其过程中生成氧化钙)以及焙烧(烧结)和冷却四个步骤。煅烧是此工序中的核心部分。生料被连续地称重并送入预热器最顶部的旋风分离器，预热器中的材料被上升的热空气加热，在巨大的旋转窑内部，原料在1450℃下转化成为熟料。在水泥生产的生料制备过程中上述石灰石原料和黏土质原料被研磨成粉末状，经过煅烧和粉磨等处理形成水泥熟料。经煅烧后的熟料的温度很高，要通过篦冷机进行降温处理。进行降温的过程中，篦冷机收集到约250℃至350℃的高温气体。所述高温气体可由高温气体通道输送到双效反应器的焚烧反应室，提供燃烧所需的高温氧气。
在本发明的一个方面，所述高温气体也可由高温气体通道输送到焚化系统的回转焚化炉。
步骤S102，将水泥生产中产生的碱性物料或废渣(主要为水泥生料)输入到双效反应器的焚烧反应室。本发明中使用的所述碱性物料或废渣为粉状固体。
在水泥生产工业中，其主要原料是石灰石原料和黏土原料。所述石灰石原料是指以碳酸钙为主要成分的石灰石、泥灰岩、白垩、贝壳及其组合，此外还夹杂一定含量的氢氧化钙等碱性原料；所述黏土质原料是高岭土、蒙脱石、水云母、其它水化铝硅酸盐及其组合。
为了能够达到本发明在高温的情况下充分去除废气中酸性气体和二噁英前体物质的目的，焚烧反应室中的碱性物料的用量为其化学反应所需摩尔质量的20至85倍，远超过吸收酸性气体等有害物质的用量，碱性物料在整个废气处理过程中会持续保有化学吸收及物理吸附的双重除酸除毒效果。
在步骤S102中使用的碱性物料和/或废渣主要来自水泥生料制备及均化系统的均化库。这些碱性物料和/或废渣可以直接输入所述焚烧反应反应室供废气处理使用。
在步骤S102中可将水泥生产产生的碱性生料输入到所述焚烧反应炉供废气处理所用。当生料的含碱性不足以达到所需要中和待处理烟气中的酸性气体的摩尔质量(通常从系统释放的气体中酸性气体的含量判断)的情况下，还需要加入水泥生产中使用的石灰石。
步骤S103，将高热值的废料或燃料注入到双效反应器的焚烧反应室燃烧，提高和稳定焚烧反应室的温度。加入高热值的废料或燃料可达到以下目的：1.提供热能保持双效反应器，包括气固悬浮混合室的温度稳定，保持在850℃以上；2.提供热能提高燃烧所需以外的大量空气温度至850℃以上，所述空气经由焚烧反应室进入气固悬浮混合室，确保出口烟气的含氧量不低于8％；3.提供热能分解碱性生料作水泥增产。所用的燃料可以是燃油或煤粉或燃气。为了使高热值的废料或燃料完全燃烧，燃料在焚烧反应室的停留时间不少于2秒。同时，为了达到燃料与氧气充分接触，燃烧更加充分的目的，可采用燃料喷嘴将燃料喷入焚烧反应室。
在本发明的一个方面，所述高热值的废料或燃料可加入到焚化系统的回转焚化炉，提高和稳定回转焚化炉的温度。。
步骤S104，将来自焚化炉，例如回转焚化炉的焚化烟气输入到双效反应器的焚烧反应室，和/或气固悬浮混合室。
本发明中，处理的焚化烟气可以是高温焚烧工业废物，医疗垃圾、危险垃圾或城市生活垃圾的废气。在回转焚化炉的高温焚化过程中，会产生CO、SO2、HCl、HF等酸性气体，还会产生大量如二噁英前体组分、毒性有机物等微粒。由于废弃物焚化使用高温焚烧工艺，因此焚化中产生的这些气体的温度较高。在本发明提供的废气处理方法中，首先将这些高温烟气输入到双效反应器的焚烧反应室。在本发明的一个方面，这些高温烟气也可以输入到双效反应器的气固悬浮混合室。
步骤S105，在高温下，双效反应器的焚烧反应室内的烟气与所述碱性物料或废渣进入双效反应器的气固悬浮混合室充分混合反应，废气中的酸性气体、持久性有机污染物和二噁英及二噁英生成组分被清除。
所述气固悬浮混合室可采用喷腾型、旋流型、或喷腾和旋流复合型的模式，令碱性物料在废气流中形成涡流，以达到碱性物料在气固悬浮混合室中均匀分布，并与热烟气充分混合接触的效果。在本发明的一个方面，气固悬浮混合室采用喷腾和旋流复合型的模式。
优选的，还可以将足够的尿素和氨气等还原剂加入气固悬浮混合室，可将氮氧化物(NOX)的产生减至低于100mg/Nm3。
步骤S102至S105均保持在850～950℃之间发生。优选的所述方法中，步骤S102至S105中保持850～920℃的温度，最优选的，所述方法中步骤S102至S105中保持860～890℃的温度。所述废气在双效焚烧反应器中停留时间合共为6～10秒，优选8～10秒。
步骤S 106，气粉混合物进入高温收尘器，气固分离，气体排出。
优选的，气固分离后，为了更好地利用热能资源，减少污染，要使气固分离后的气体再通过热能回收及除尘系统，之后将无毒气体排出系统。本发明的方法经独立烟囱稳定排出温度保持在120～150℃以上的无毒气体。
在本发明的一个方面，使用独立烟囱将经过本发明的方法和系统处理后的气体排出。独立烟囱是指不用于排出来自其它系统、设备、方法的气体或废气，也就是说，本发明的系统使用的烟囱与水泥生产系统的烟囱分开。水泥生产系统原有的烟囱只用于排出熟料煅烧过程产生的烟气。而焚化炉，例如回转焚化炉所产生的烟气经双效反应器处理，再通过热能回收系统和收尘设备后，经由一独立烟囱排出。水泥系统的烟气排放是完全独立于焚化系统的烟气排放，两个系统是分别由不同的烟囱排出。水泥系统的烟囱所排放的烟气是按水泥行业排放标准，而通过本发明的方法和系统处理过的来自焚化系统的烟囱所排放的烟气则符合中国或欧盟的焚化炉的严格的排放标准。
步骤S107，气固分离后的碱性固体可经高温固料管道通过高温三通阀随物料管道回入焚烧反应室循环再用，或通过高温三通阀进入水泥煅烧系统中的回转窑。
水泥生产中熟料煅烧阶段的系统还包括水泥生产工艺的旁路放风系统。进入水泥回转窑的固体中含有较多硫、氯、钾、钠等物质，这些物质一部分被固化在水泥熟料晶格中形成熟料。没有被水泥熟料固化的硫、氯、钾、钠等物质便形成了煅烧系统的内循环物料。当硫、氯、钾、钠等物质不断累积，会做成预热器堵塞，至使水泥生产停顿。因此，累积了的硫、氯、钾、钠等物质必须从内循环系统中释放出来，而水泥生产工艺的旁路放风系统可以有效地解决硫、氯、钾、钠等物质的循环问题。旁路放风系统基本上包含有一高温通道，将浓度较高的硫、氯、钾、钠等物质的烟气从煅烧系统抽出，经冷却设备和气固分离设备后，气体排往大气而固体物料则输送到水泥研磨系统用作混合材料。在本发明的一个方面，与本发明的双效反应器系统结合后，水泥生产系统产生的多余硫、氯、钾、钠等物质，也可由旁路放风系统以高温烟气形式通过双效反应器系统，排出、冷却、凝固和收集，并使用作水泥粉磨的混合材。
由此，进入水泥回转窑的已分解的碱性固体量可提高原设计水泥生产的产量能够提高约10％左右。
在本发明提供的废气处理方法中，水泥生产工艺的旁路放风系统产生的高温烟气也可以输入到双效反应器的焚烧反应室。在本发明的一个方面，这些高温烟气也可以输入到双效反应器的气固悬浮混合室。在本发明的另一个方面，这些高温烟气也可以输入到焚化系统的回转焚化炉。
结合图2进行参考，图2是使用图1示出的废气处理方法的一种具体实施方式的系统结构示意图，该系统包括：
双效反应器10、高温收尘器20、热能回收及除尘系统30、三通阀40和独立烟囱60，其中所述双效反应器10由相连的焚烧反应室11和气固悬浮混合室12组成。
其中所述焚烧反应室11和回转焚化炉132通过高温气体通道与水泥生产系统50的熟料煅烧系统52相连，以接收水泥生产的，例如来自熟料篦冷机524的高温气体，另外所述焚烧反应室11具有入口以接收来自生料制备及均化系统51的，例如来自生料均化库的碱性物料或碱性废渣。
三通阀40分别与高温收尘器20，焚烧反应室11和回转窑523相通。已分解的碱性固体物料通过三通阀进入水泥煅烧系统中的回转窑。如果水泥回转窑不能接收该物料，则该碱性物料可转入焚烧反应室。
在本发明的一个方面，其中三通阀(40)分别与高温收尘器(20)，焚烧反应室(11)和回转窑(523)相通，已分解的碱性物料或废渣通过三通阀回入焚烧反应室循环再用，或进入水泥煅烧系统中的回转窑烧结成水泥熟料。未被水泥熟料固化的硫、氯、钾、钠等物质将由旁路放风系统55排出。旁路放风系统是由淬冷器551和能量回收及除尘器552两部分组成。从水泥回转窑出来的饱含硫氯钾钠等物质的高温烟气经淬冷器551急冷后，送入能量回收及除尘器552进行能量回收和除尘。经除尘后的烟气通过烟囱排入大气，回收下来的粉尘送至水泥粉磨系统53用作混合材。
焚化系统13含喂料器131和回转焚化炉132。废弃物，例如工业废物，医疗垃圾、危险垃圾或城市生活垃圾，由喂料器131进入回转焚化炉132，在回转焚化炉132中干燥、焚化，产生的焚化烟气送入焚烧反应室11进一步处理。
水泥的熟料煅烧系统52由预热器521、分解炉522、回转窑523和篦冷机524组成。水泥生产系统有自己的烟囱54，用于排出熟料煅烧过程产生的烟气。
水泥生产系统的旁路放风系统55由淬冷器551和热能回收及除尘器552两部分组成。从水泥回转窑出来的饱含硫、氯、钾、钠等物质的高温烟气经淬冷器551急冷后，送入能量回收及除尘器552进行能量回收和除尘。经除尘后的烟气通过烟囱排入大气，回收下来的粉尘送至水泥粉磨系统53用作混合材。
下面结合图1与图2示出的方法对该系统的各部分进行说明。
本实施例中，在双效反应器10的焚烧反应室11内加入来自水泥生产系统的生料制备及均化系统的碱性物料，同时引入回转焚化炉132所产生的烟气，进行焚化，煅烧和除酸气等的反应工序，反应温度850～950℃，停留在双效反应器时间为6～10秒。
如图2所示，首先，将水泥生产系统中熟料煅烧阶段的篦冷机524产生的高温气体经过高温烟气通道输入到双效反应器10的焚烧反应室11和/或回转焚化炉。在本发明的一个方面，来自旁路放风系统55的能量回收及除尘器552的高温气体也可以输入到双效反应器10的焚烧反应室11和/或回转焚化炉。旁路放风的抽气口通过高温烟气管道与焚烧反应室或回转焚化炉132连接。
其次，将来自水泥生产系统50的生料制备及均化系统51产生的生料，即碱性物料与废渣，加入到焚烧反应室11。同时，将高热值的废料或燃料投入双效反应器10的焚烧反应室11。为使废料或燃料与氧气充分燃烧，可以利用燃料喷嘴将燃料喷入燃烧反应室11。高温气固在焚烧反应室的煅烧，温度不超过950℃，保持在860～890℃的温度。在燃烧反应室11和气固悬浮混合室12的总停留时间要保持在6-10秒。
之后，经过煅烧后，由焚烧反应室11排出气粉混合物，将该气粉混合物通入双效反应器10的气固悬浮混合室12。气固悬浮混合室12中采用喷腾和旋流复合式的模式，令前述气粉混合物中的高温粉状碱性物料和高温废气在气固悬浮混合室充分均化、混合、接触和反应，最终达到气体净化的效果。
然后，充分反应后的气粉混合物由气固悬浮混合室12内进入高温收尘器20。通常气固悬浮混合室12和高温收尘器20可以通过气固混合管道连接。在该高温收尘器20中所述气粉混合物中的粉尘与气体分离，将所述气粉混合物中的粉尘分离后，余下高温气体进行下一步处理。本发明使用的高温收尘器收尘效率≥92％。
最后，气固分离后高温气体进入热能回收及除尘系统30，最终排入大气，在热能回收及除尘系统30可以与其他系统相连接，对排出的气体进行再利用。在本发明的一个方面，气固分离后高温气体直接与排出装置相连，将处理后的废气排入大气，例如，可以使用独立烟囱60。碱性物料则回到水泥生产系统50的回转窑523或焚烧反应室11循环使用。本发明的方法经独立烟囱60稳定排出温度保持在120～150℃的无毒气体。水泥生产系统50用于排出水泥生产系统50熟料煅烧过程产生的烟气。
气固分离后的固体是已分解的碱性物料，可通过高温三通阀进入水泥煅烧系统中的回转窑523，可用于烧结成水泥。
使用本发明双效反应器(Dual Purpose Reactor，DPR)的系统，即水泥生产-氧化法废物同步资源化工艺(Cement Processing-OxidativeWaste & Energy Recovery，C-POWER)，处理后的焚化烟气在烟囱排放时可达以下标准：二噁英低于0.01ngTEQ/m3，总挥发性有机碳低于5mg/m3，氯化氢气体(HCl)低于6mg/m3，氟化氢气体(HF)低于0.5mg/m3，SO2低于25mg/m3，NOx低于200mg/m3，CO低于45mg/m3，重金属(第一类：Sb，As，Pb，Cr，Co，Cu，Mn，Ni，V)低于0.5mg/m3，重金属(第二类：Cd和Th)低于0.05mg/m3，汞(Hg)低于0.05mg/m3(以标准状态下含11％干烟气为参考值换算)。排出的气体的各项指标符合欧盟和中国对废物焚化炉的大气污染物综合排放标准。并且，水泥生产的产量比结合双效反应器(Dual Purpose Reactor，DPR)处理废气系统前提升10～15％。
本发明利用双效反应器(Dual Purpose Reactor，DPR)和水泥生产系统来处理焚化废气的方法和系统不仅简化了传统方法的步骤和设备，并在去除了酸性气体的同时，彻底的焚烧分解和去除了二噁英和二噁英的前体物质，使二噁英在降温过程中不能重新形成，再无需像传统的焚化烟气的理处方法，收集重新形成的二噁英，造成二次污染。同时，本发明可大量分解水泥生料，增加水泥生产系统的水泥产量。采用了本发明系统和方法的水泥生产-氧化法废物同步资源化工艺(Cement Processing-Oxidative Waste & Energy Recovery，C-POWER)能够利用新型干法旋窑水泥生产工艺的物理化学特点，配合废物焚烧工艺对环保优化和废物资源化的需要，使两工艺有机结合、并联运行、相辅相成但互不干扰，而促成废物焚烧及水泥生产两工艺都向资源回用、节能降耗、优化环保的多元可持续发展目标有可量化的实际进展。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤。

Claims (10)

1.一种利用双效反应器结合水泥生产系统来处理焚化烟气和增加水泥产量的方法，所述双效反应器由相连的焚烧反应室和气固悬浮混合室所组成，该方法包括以下步骤：
(a)将水泥生产中熟料煅烧阶段冷却产生的高温气体经过高温气体通道输入到双效反应器的焚烧反应室和/或焚化系统的回转焚化炉；
(b)将水泥生产中产生的碱性物料或废渣输入到双效反应器的焚烧反应室；
(c)将高热值废物或燃料注入到焚烧反应室进行燃烧，提高和稳定焚烧反应室的温度；
(d)将焚化烟气输入到焚烧反应室或气固悬浮混合室中；
(e)在高温下，焚烧反应室中的气体和所述碱性物料或废渣由所述焚烧反应室进入双效反应器的气固悬浮混合室并螺旋前进，在气固悬浮混合室充分混合反应，酸性气体、二噁英以及二噁英前体物质被清除；
(f)气粉混合物离开双效反应器进入高温收尘器，气固分离，气体经热能回收及除尘系统后，经独立烟囱排出温度保持在120～150℃的无毒气体；
(g)已分解的碱性物料或废渣通过三通阀回入焚烧反应室循环再用，或进入水泥煅烧系统中的回转窑。
2.根据权利要求1所述的方法，所述焚化烟气为采用回转焚化炉高温焚烧工业废物，医疗垃圾、危险垃圾或城市生活垃圾产生的烟气。
3.根据权利要求1所述的方法，所述高温气体来自熟料煅烧阶段的篦冷机。
4.根据权利要求1所述的方法，来自熟料煅烧阶段的旁路放风系统的高温气体也经过高温气体通道输入到双效反应器的焚烧反应室和/或焚化系统的回转焚化炉。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，所述高温气体、高热值废物或燃料进入焚化系统的回转焚化炉。
6.根据权利要求1所述的方法，所述高热值废物或燃料在焚烧反应室的停留时间不少于2秒。
7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(c)至(e)中保持850至950℃的温度，优选的，保持850至920℃的温度，最优选的，保持860至890℃。
8.根据权利要求1所述的方法，所述碱性物料或废渣的用量为其化学反应所需摩尔质量的20至85倍。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述烟气在焚烧反应室和气固悬浮混合室中停留时间合共为6至10秒，优选8至10秒。
10.一种用于如权利要求1-9中任一项定义的利用双效反应器结合水泥生产系统来处理废气的方法的系统，其包括：双效反应器(10)、高温收尘器(20)、热能回收及除尘系统(30)、三通阀(40)和独立烟囱(60)，其中所述双效反应器(10)由相连的焚烧反应室(11)和气固悬浮混合室(12)组成，
其中所述焚烧反应室(11)通过高温气体通道与水泥生产系统(50)中的篦冷机(524)连接以接收水泥熟料煅烧阶段冷却产生的高温气体，另外所述焚烧反应室(11)具有入口与水泥生产系统(50)的生料制备及均化系统(51)相连以接收碱性物料或碱性废渣，
以及，其中三通阀(40)分别与高温收尘器(20)，焚烧反应室(11)和水泥生产系统(50)中的回转窑(523)相通，已分解的碱性物料或废渣通过三通阀回入焚烧反应室循环再用，或进入水泥煅烧系统中的回转窑烧结成水泥熟料。
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