CN103933836A - 水泥窑抽出气体之处理系统及处理方法 - Google Patents

水泥窑抽出气体之处理系统及处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明是水泥窑抽出气体之处理系统及处理方法，在利用触媒进行水泥窑抽出气体之净化处理时，将因酸性气体导致的触媒中毒抑制于最小限度，同时，有效地去除抽出气体所含之有机污染物质。在水泥窑抽出气体之处理系统中，设有从自水泥窑之窑尾起至最下段的旋风器之窑排气流路抽出燃烧气体的一部分之抽气装置（5）；一面冷却抽气装置（5）所抽出之抽出气体（G2）一面回收热之第1热交换器（11）；从第1热交换器（11）所冷却之抽出气体（G2）分离粉尘之袋滤器（12）；利用第1热交换器（11）所回收之热对已分离粉尘之排气（G3）加热的第2热交换器（17）；及从第2热交换器（17）所加热之排气（G4）分解、去除有机污染物质的触媒装置（18）。

Description

水泥窑抽出气体之处理系统及处理方法
本申请是名称为“水泥窑抽出气体之处理系统及处理方法”、国际申请日为2009年2月25日、国际申请号为PCT/JP2009/053323、国家申请号为200980106621.5的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明系有关水泥窑抽出气体之处理系统及处理方法，特别是有关用以去除从自水泥窑之窑尾起至最下段的旋风器之窑排气流路抽出之抽出气体所含之有机污染物质等的处理系统。
背景技术
过去，在水泥制造设备中，引起预热器闭塞等问题之原因的氯、硫、碱等之中，特别是成为问题之氯受到注目，有关从自水泥窑之窑尾起至最下段的旋风器之窑排气流路抽出燃烧气体之一部分以去除氯之氯旁路系统，已被使用。
该氯旁路系统中，例如，如专利文献1所记载，因为在冷却抽出之燃烧气体所生成粉尘之微粉侧有氯偏在，故粉尘通过分级机分离成粗粉及微粉，将粗粉回送至水泥窑系统，同时回收含有被分离之氯化钾等微粉(氯旁路粉尘)。
诸如前述，氯旁路系统中，虽从抽出之燃烧气体分离、回收含氯粉尘，但已分离粉尘后之抽出气体中，由于仍含有相当量呈气体状态之硫的氧化物(SOX)，故无法直接由氯旁路之排气放出于大气。又，氯旁路排气中，亦含有二恶烷类(PCDD、PCDF、co-PCB)、多氯联苯(PCBS)等残留性有机污染物质(POPs)或挥发性有机污染物质(VOC)之情形，有关这些亦有适当处理之必要。
[专利文献1]国际公开第97/21638号文献
发明内容
发明所要解决的课题
去除POPs、VOC等有机污染物质之方法之一，已知有利用触媒分解处理之方法；在氯旁路系统中，亦可考虑通过在排气通路上设置触媒装置，从氯旁路排气去除有机污染物质。
但在氯旁路排气中，存有多量来自SOX之酸性气体，由于该等令触媒中毒降低触媒活性，故仅在排气通路上设置触媒装置，难于达到实用化。又，今后，若通过废弃物之水泥原料化或燃料化之再循环的情形日益增加，则担心氯旁路排气中POPs、VOC成分之含量增加。因此，今后可预想需对因酸性气体导致的触媒的失去活性进行抑制，更有效地去除有机污染物质。
因此，本发明系鉴于前述先前技术之问题点而进行的，以当利用触媒装置进行水泥窑抽出气体之净化处理时，抑制因酸性气体导致的触媒中毒于最小限度，且有效地去除抽出气体所含之有机污染物质为目的。
为了解决课题之手段
为解决前述课题，本发明系一种水泥窑抽出气体之处理系统，其特征在于，设置有：抽气机构，其从自水泥窑之窑尾起至最下段的旋风器之窑排气流路抽出燃烧气体之一部分；第1热交换器，其冷却该抽气机构所抽出之抽出气体，促进该抽出气体中之钙成分与硫成分之反应，同时，从该抽出气体回收热；添加机构，其向该第1热交换器所冷却之抽出气体添加脱硫剂；干式集尘机，其从添加了该脱硫剂之抽出气体分离粉尘；第2热交换器，其利用前述第1热交换器所回收之热，加热已分离该粉尘之抽出气体；及触媒装置，其从该第2热交换器所加热之抽出气体去除有机污染物质。又，有机物质系指二恶烷类(PCDD、PCDF、co-PCB)、多氯联苯(PCBS)等残留性有机污染物质(POPs)或挥发性有机污染物质(VOC)。
根据本发明，由于将抽气机构所抽出之抽出气体以第1热交换器冷却，可去除抽出气体中之酸性气体，故可将因酸性气体导致的触媒中毒抑制于低范围内。又，由于将冷却之抽出气体通过第2热交换器进行再加热，调节至适合于分解有机污染物质之温度后导入于触媒装置，故可有效地去除有机污染物质。进而，此时，由于利用第1热交换器所回收之热加热抽出气体，故可有效地活用回收之热量并加热抽出气体，亦可谋求运转成本之削减。
另外，因为设置有向添加脱硫剂之添加机构，所以能够更确实地去除抽出气体中之酸性气体。
另外，本发明是一种水泥窑抽出气体之处理系统，其特征在于，设置有：抽气机构，其从自水泥窑之窑尾起至最下段的旋风器之窑排气流路抽出燃烧气体之一部分；第1热交换器，其冷却该抽气机构所抽出之抽出气体，促进该抽出气体中之钙成分与硫成分之反应，同时，从该抽出气体回收热；添加机构，其向该第1热交换器所冷却之抽出气体添加脱硫剂;干式集尘机，其从添加了该脱硫剂之抽出气体分离粉尘；第2热交换器，其利用前述第1热交换器所回收之热，加热已分离该粉尘之抽出气体；及触媒装置，其从该第2热交换器所加热之抽出气体去除有机污染物质。
根据本发明，因为第1热交换器冷却该抽气机构所抽出之抽出气体，去除抽出气体中之酸性气体，故可将因酸性气体导致的触媒装置之中毒抑制于低范围内。另外，因为由第2热交换器再加热所冷却之抽出气体，在调节至适合于有机污染物质之分解之温度后导入至触媒装置，故可有效地去除有机污染物质。而且，此时，因为第2热交换器利用第1热交换器所回收之热，加热抽出气体，故可有效地活用回收之热量并加热抽出气体，亦可谋求运转成本之削减。进而，可更确实地去除抽出气体中之酸性气体，可将因酸性气体导致的触媒中毒抑制于最小限度。
前述水泥窑抽出气体之处理系统中，可由对内壁实施了耐蚀处理之耐蚀型热交换器构成前述第1热交换器，对第1热交换器以后之集尘机等亦可施以耐蚀处理。又，耐蚀处理可用氟树脂等被覆。
再者，本发明系水泥窑抽出气体之处理方法，其特征在于，包含以下步骤：从自水泥窑之窑尾起至最下段的旋风器之窑排气流路抽出燃烧气体之一部分；以第1热交换器冷却该抽出之抽出气体，促进该抽出气体中之钙成分与硫成分之反应，同时，从该抽出气体回收热；向该冷却之抽出气体添加脱硫剂，以干式的方式从添加了脱硫剂之抽出气体分离粉尘；将已分离该粉尘之抽出气体导入至第2热交换器，且利用前述第1热交换器所回收之热加热；将该加热之抽出气体导入至触媒装置，从该抽出气体去除有机污染物质。根据本发明，与前述发明同样，可将因酸性气体导致的触媒中毒抑制于最小限度，且可有效地去除氯旁路排气中之有机污染物质。
进而，本发明是一种水泥窑抽出气体之处理方法，其特征在于，包含以下步骤：从自水泥窑之窑尾起至最下段的旋风器之窑排气流路抽出燃烧气体之一部分；以第1热交换器冷却该抽出之抽出气体，促进该抽出气体中之钙成分与硫成分之反应，同时，从该抽出气体回收热；以湿式的方式从该冷却之抽出气体分离粉尘；将已分离该粉尘之抽出气体导入至第2热交换器，且利用前述第1热交换器所回收之热加热；及将该加热之抽出气体导入至触媒装置，从该抽出气体去除有机污染物质。根据本发明，与前述发明同样，可将因酸性气体导致的触媒中毒抑制于最小限度，且可有效地去除氯旁路排气中之有机污染物质。
在前述水泥窑抽出气体之处理方法中，在前述第1热交换器中，可将前述抽出之抽出气体冷却至200℃以下，据此，可有效地去除抽出气体中之硫的氧化合物，且亦可从第1热交换器回收更多之热。又，冷却之下限约为常温之20℃。
在前述水泥窑抽出气体之处理方法中，在前述第2热交换器中，可将前述已分离粉尘之抽出气体加热至150℃以上、500℃以下，据此，在触媒装置中，可有效地分解、去除抽出气体中之有害污染物质。又，抽出气体之温度低于150℃时，则难期望有害污染物质之充分的分解率；而高于500℃时，则存在对触媒寿命产生不良影响之不妥情形。
发明效果
诸如前述，根据本发明，当使用触媒装置对水泥窑抽出气体进行净化处理时，可将因酸性气体导致的触媒中毒抑制于最小限度，且可有效地去除含于抽出气体之有机污染物质。
附图说明
图1系显示关于本发明之水泥窑抽出气体之处理系统之第1实施方式之流程图。
图2系显示关于本发明之水泥窑抽出气体之处理系统之第2实施方式之流程图。
符号说明
1：水泥窑抽出气体之处理系统
2：气体抽出部
3：气体处理部
4：水泥窑
5：抽气装置
6：冷却扇
10：旋风器
11：第1热交换器
11a：管路
12：袋滤器
13：粉尘桶
14：吹入装置
16：引诱扇
17：第2热交换器
17a：连络管路
18：触媒装置
20：水泥窑抽出气体之处理系统
21：湿式集尘机
22：循环液层
23：湿气分离器
具体实施方式
为了实施发明的优选方式
下面，一面参照图示一面说明有关本发明之实施方式。
图1系显示关于本发明水泥窑抽出气体之处理系统之第1实施方式，大致上，该处理系统1系由气体抽出部2及气体处理部3构成。
气体抽出部2，系用以从自水泥窑4之窑尾起至最下段的旋风器(未图示)之窑抽出通路抽出燃烧气体的一部分之设备。该气体抽出部2，系由将燃烧气体抽出之抽气装置5；向抽气装置5内供给冷风将抽出气体G1急速冷却之冷却扇6；及作为分离抽出气体G1所含粉尘之粗粉D1的分级机之旋风器10等构成。
气体处理部3，系用以去除抽出气体中之有害物质的设备。该气体处理部3，系由将旋风器10所排出之抽出气体G2冷却的第1热交换器11；将第1热交换器11所冷却之抽出气体G2中的微粉D2集尘之袋滤器12；将第1热交换器11及袋滤器12所排出之微粉尘D2回收的粉尘桶13；用以引诱袋滤器12之排气G3的引诱扇16；将引诱扇16所引诱之排出气体G3加热之第2热交换器17；及从第2热交换器17所加热之排气G4去除有机污染物质之触媒装置18等构成。
第1热交换器11，系用以冷却抽出气体G2以去除抽出气体G2中之酸性气体而设的。当冷却抽出气体G2时，以冷却至200℃以下为佳。据此，由于促进抽出气体中含有之钙成分与硫成分之反应，故可去除硫的氧化物(SOX)。又，当脱硫作用不充分时，亦可在连结第1热交换器11与袋滤器12之管路11a上设置吹入装置14，与需要相应地添加脱硫剂。脱硫剂可使用消石灰、生石灰、煅烧的水泥原料(从预热器之最下段的旋风器等分取之水泥原料)、煤灰等。又，在第1热交换器11内，为提高对酸性气体的耐蚀性，以使用内壁被覆有氟树脂等之耐蚀型热交换器为佳。
第2热交换器17，系设置在触媒装置18之前段，再加热对排气G3进行再加热，用以将排气G3之温度调节为适于触媒活性之温度。在第2热交换器17及第1热交换器11之间，设有用以传热介质循环之连络管路17a，而第2热交换器17，利用在第1热交换器11中所回收之热加热排气G3。当排气G3加热时，宜加热至150℃以上、500℃以下，据此，可提高在触媒装置18中去除有机污染物质之效率。又，当第2热交换器17之热量不足时，亦可在连络管路17a上设置加热器(未图示)等，将传热介质补助性地加热。
触媒装置18系为了分解、去除排气G4含有之残留性有机污染物质(POPs)或挥发性有机污染物质(VOC)等有机污染物质而设置的。该触媒装置18系呈蜂窝状之构造，当处理大量的排气时，亦可做成较小型之构造。在触媒装置18内，可配置钛、钒触媒等氧化物系触媒，或具有从白金、钯、铑及钌中选择的贵金属之贵金属系触媒等之任何可去除POPs、VOC之触媒。又，由于是在上游侧设有氧化物系触媒、下游侧设有贵金属系触媒之构造，故由上游侧之钛、钒触媒不仅可去除POPs、VOC，亦可有效地分解NOx等，由下游侧之白金系触媒可有效地去除一氧化碳，臭气等。在此，钛、钒触媒意指以钛(Ti)及钒(V)为必须之触媒。该触媒对分解、去除有机污染物质发挥高的机能之外，对作为有害物质之NOx亦具有高的分解活性(脱硝活性)。
以下，一面参照图1一面说明有关前述处理系统1之动作。
从水泥窑4之窑尾起至最下段的旋风器之窑排气流路，通过抽气装置5抽出燃烧气体之一部分，同时通过来自冷却扇6之冷风急速冷却至作为氯化合物融点之600～700℃以下。然后，在旋风器10内，将抽气装置5所排出之抽出气体G1分离成含有粗粉D1及微粉D2之气体G2，将粗粉D1回送于水泥窑系统，另一方面将250～600℃之抽出气体G2导入于第1热交换器。
而且，在第1热交换器内，一面将抽出气体G2冷却至200℃以下，一面去除硫分(SOx)及酸性气体。接着，在袋滤器12内，将气体G2中之微粉D2集尘，将作为氯旁路粉尘回收于粉尘桶13。其次，通过引诱扇16诱引袋滤器12之排气G3，在第2热交换器17中以150℃以上、500℃以下被进行再加热。此后，将加热之排气G4导入于触媒装置18，分解POPs、VOC等有机污染物质以净化排气G4。又，通过触媒装置18净化处理之排气G5，既可经排气扇(未图示)放出于大气中，亦可为了热回收而回送于水泥步骤内。
诸如前述，在本实施方式中，由于通过第1热交换器11冷却抽气装置5所抽出之抽出气体G1，去除抽出气体G1中之酸性气体，故可将因酸性气体导致的触媒装置18之中毒抑制于低范围内。又，由于通过第2热交换器17进行再加热，将冷却之排气G3调节至适合于分解有机污染物质之温度后导入于触媒装置18，故可有效地去除有机污染物质。除此之外，当加热排气G3时，由于利用在第1热交换器11所回收之热，故可有效地利用回收之热量加热排气G3，亦可谋求运转成本之削减。
接着，一面参照图2一面说明有关本发明之水泥窑抽出气体之处理系统之第2实施方式。又，该图中有关与图1之处理系统相同之构成要素，则附加相同符号，其说明省略。
诸如该图所示，该处理系统20，在气体处理部3中，设有将抽出气体G2冷却之第1热交换器11；对第1热交换器11所冷却之抽出气体G2进行湿式集尘之湿式集尘机21；诱引湿式集尘机21的排气G3之引诱扇16；将通过引诱扇16诱引之排气G3加热的第2热交换器17；及从第2热交换器17所加热之排气G4去除有机污染物质的触媒装置18。又，气体抽出部2之构造，系与图1之处理系统1之情形相同。
湿式集尘机21，系用以捕集在第1热交换器11冷却之抽出气体G2所含之水溶性成分及粉尘而设的，捕集含有硫的氧化物(SOx)等之粉尘及水溶性氯化合物。湿式集尘机21之下方设有循环液层22，又于循环液层22之下游侧，配置有湿气分离器23。
前述处理系统20中，系将抽气装置5所抽出之抽出气体G1于第1热交换器11中冷却至200℃以下，在去除抽出气体G2所含之SOx后，进而，在湿式集尘机21中，将残留于抽出气体G2中之SOx进行湿式集尘。因此，可更确实地去除抽出气体G2中之酸性气体，可将因酸性气体导致的触媒装置18之中毒抑制于最小限度。
再者，通过湿式集尘机21进行湿式集尘后，由于将来自湿式集尘机21之排气G3以第2热交换器17再加热至150℃以上、550℃以下，然后，通过触媒装置18，故可有效地分解、去除POPs、VOC等有机污染物质。进而，于第2热交换器17中，由于利用第1热交换器11所回收之热加热排气G3，故亦可谋求运转成本之削减，可获得与第1实施方式同样之作用效果。

Claims (6)

1.一种水泥窑抽出气体之处理系统，其特征在于，设置有：
抽气机构，其从自水泥窑之窑尾起至最下段的旋风器之窑排气流路抽出燃烧气体之一部分；
第1热交换器，其冷却该抽气机构所抽出之抽出气体，促进该抽出气体中之钙成分与硫成分之反应，同时，从该抽出气体回收热；
添加机构，其向该第1热交换器所冷却之抽出气体添加脱硫剂;
干式集尘机，其从添加了该脱硫剂之抽出气体分离粉尘；
第2热交换器，其利用前述第1热交换器所回收之热，加热已分离该粉尘之抽出气体；及
触媒装置，其从该第2热交换器所加热之抽出气体去除有机污染物质。
2.一种水泥窑抽出气体之处理系统，其特征在于，设置有：
抽气机构，其从自水泥窑之窑尾起至最下段的旋风器之窑排气流路抽出燃烧气体之一部分；
第1热交换器，其冷却该抽气机构所抽出之抽出气体，促进该抽出气体中之钙成分与硫成分之反应，同时，从该抽出气体回收热；
湿式集尘机，其从前述第1热交换器所冷却之抽出气体分离粉尘；
第2热交换器，其利用前述第1热交换器所回收之热，加热已分离该粉尘之抽出气体；及
触媒装置，其从该第2热交换器所加热之抽出气体去除有机污染物质。
3.一种水泥窑抽出气体之处理方法，其特征在于，包含以下步骤：
从自水泥窑之窑尾起至最下段的旋风器之窑排气流路抽出燃烧气体之一部分；
以第1热交换器冷却该抽出之抽出气体，促进该抽出气体中之钙成分与硫成分之反应，同时，从该抽出气体回收热；
向该冷却之抽出气体添加脱硫剂；
以干式的方式从添加了该脱硫剂之抽出气体分离粉尘；
将已分离该粉尘之抽出气体导入至第2热交换器，且利用前述第1热交换器所回收之热加热；及
将该加热之抽出气体导入至触媒装置，从该抽出气体去除有机污染物质。
4.一种水泥窑抽出气体之处理方法，其特征在于，包含以下步骤：
从自水泥窑之窑尾起至最下段的旋风器之窑排气流路抽出燃烧气体之一部分；
以第1热交换器冷却该抽出之抽出气体，促进该抽出气体中之钙成分与硫成分之反应，同时，从该抽出气体回收热；
以湿式的方式从该冷却之抽出气体分离粉尘；
将已分离该粉尘之抽出气体导入至第2热交换器，且利用前述第1热交换器所回收之热加热；及
将该加热之抽出气体导入至触媒装置，从该抽出气体去除有机污染物质。
5.如权利要求3或4所述之水泥窑抽出气体之处理方法，其特征在于，在前述第1热交换器中，将前述抽出之抽出气体冷却至200℃以下。
6.如权利要求3、4或5所述之水泥窑抽出气体之处理方法，其特征在于，在前述第2热交换器中，将已分离前述粉尘之抽出气体加热至150℃以上、500℃以下。
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