CN104259174A - 用于再处理湿的、包含有机成分的废料的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在一种用于再处理湿的包含有机成分的废料、尤其在水泥砖制造设备中的淤渣的方法中，在水泥砖制造设备中生料与砖炉(2)的热的废气逆流地在预热器(3)中被预热并且在利用备选的燃料燃烧的煅烧器(4)中被煅烧，湿的废料在使用从预热器废热中产生的热气的情况下在干燥设备(18)中被干燥并且被干燥的废料和干燥器废气被从干燥设备(18)中排出，其中，干燥器废气被导入煅烧器(4)中。

Description

用于再处理湿的、包含有机成分的废料的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于再处理(Aufarbeiten)湿的包含有机成分的废料、尤其在水泥砖制造设备中的淤渣(Schlamm)的方法，在水泥砖制造设备中生料(Rohmehl)与砖炉(Klinkerofen)的热的废气逆流地在预热器中被预热并且在利用备选的燃料燃烧的煅烧器中被煅烧，其中，湿的废料在使用从预热器废热中产生的热气的情况下在干燥设备中被干燥并且被干燥的废料和干燥器废气被从干燥设备中排出。
此外，本发明涉及一种用于再处理湿的包含有机成分的废料、尤其在水泥砖制造设备中的淤渣的装置，其包括：砖炉，在其输出侧的端部处联接有砖冷却器而在其交付侧的端部处布置有煅烧器和预热器，在其中生料与砖炉的热的废气逆流地被预热和煅烧；以及用于湿的废料的干燥设备，其与热气管路相连接，热气管路由来自预热器的废热来供应，并且干燥设备后接有用于将干燥废气与被干燥的废料分离的分离器。
在本发明的范围中，湿的废料被理解成带有＞30%的含水量的废料。包含有机成分的湿的废料例如来自提炼厂或煤矿。
背景技术
为了能够在水泥工业中利用这样的废料、如尤其淤渣(其在不利的情况中具有仅0.1至0.3%的易挥发的有机成分的份额)作为备选燃料，需要包括干燥和必要时研磨的预处理或再处理，以便由此获得高品质的、粉末化的且可容易配量的、也就是说干燥的燃料。为此，例如带有超大干燥腔以及后置的筛选器和过滤器的球磨机是合适的。但是在此，当对于再处理过程希望利用与水泥砖制造过程的能量协作时，产生以下困难。为了保证即使在湿的废料的含水量较高时干燥过程也导致含水量的充分减少，需要可根据含水量调节的较高的热气温度。出于安全性原因，热气必须是尽可能惰性的，其中，力求小于5%的O2含量。这意味着，带有空气稀薄的简单的热气发生器不适合。
因此，典型地在使用高品质的昂贵的燃料、如天然气或柴油的情况下实现干燥。较经济的是利用来自水泥砖制造设备的预热器的废热用于干燥。
另一困难在于，在干燥时产生的逸出的有机成分尤其出于环境保护原因和出于臭味公害原因必须被从干燥器废气中去除。这强制性地要求后置的氧化阶段、也就是说干燥废气的热的净化，这带来附加的能量需求。使用带有其高含水量的干燥器废气作为在砖炉的主燃烧中的燃烧用空气由于由此引起的主焰或烧结区的极强冷却而是不允许的。干燥器废气通过砖冷却器鼓风机(Klinkerkuehlerluftgeblaese)简单引回到砖炉中因此不作为用于去除易挥发的有机成分的解决方案。
在制造水泥砖时生料被预热、其余干燥、煅烧、烧成砖并且然后冷却。根据该干燥方法工作的设备由预热器、煅烧器、三次空气管路(Tertiaerluftleitung)、转炉和砖冷却器构成。在这样的设备中用于物质转换的能量供给通过燃料输送到转炉和煅烧器中实现。在砖冷却器中被加热的空气一部分作为所谓的二次空气被输送给转炉而一部分作为所谓的三次空气被输送给煅烧器。转炉的废气通过炉进入腔和位于其之上的流动收缩部(Stroemungseinschnuerung)(所谓的物质锁(Gutsperre))被引导至煅烧器、流过其并且与在煅烧器中产生的由煅烧器燃料的烟气和CO2组成的废气一起被导出到预热器中。
预热器大多由一个或多个支线(Strang)组成并且每个支线由多个旋流器级(其可分别构造为悬浮气体换热器)构成。干燥的水泥生料被交付给最上面的旋流器级的竖管、从上向下穿过旋流器级并且被从倒数第二个(最下面第二个)旋流器级中导引到煅烧器中。在煅烧器中热的生料被几乎完全脱酸并且与煅烧器废气一起流到最下面的旋流器级中、在那里被分离、输送给炉进入腔并且通过它作为热料(Heissmehl)到达转炉中。该热料在转炉中被脱去余酸并且在烧结过程中被烧成砖。
发明内容
现在，本发明目的在于在水泥砖制造过程的范围中再处理带有较高份额的易挥发的有机成分的湿的废料、尤其淤渣，以获得备选燃料，其中，对于再处理应尽可能不需要附加的初级燃料投入用于干燥或废气净化。此外，本发明应以现有设备部件的尽可能少的结构适配实现。
为了实现该目的，本发明根据第一方面在开头所提及的类型的方法中主要在于，干燥器废气被导入煅烧器中。因为干燥器废气被导入煅烧器中、确切地说优选地基本上仅到煅烧器中，包含在干燥器废气中的有机成分在没有附加的初级燃料添加的情况下被热利用。由于干燥器废气可具有低于100℃的温度，引入煅烧器中导致在煅烧器中原则上不期望的的显著冷却。但是，该冷却可以以简单的方式通过提高在煅烧器中的燃料投入来避免，其中，附加的燃料量可绝大部分或者甚至仅由备选燃料形成。利用本发明因此产生在水泥砖制造设备中的热循环，其被集成到传统的气流中。热循环由热气流(利用其将来自预热器的废热提供给干燥设备)、干燥设备的废气流(其被导引到煅烧器中)和流到预热器中的煅烧器废气流组成。在此，在经过干燥设备时从循环中提取热。由于在煅烧器中附加地引入备选燃料，以几乎相同的程度将热输送给该循环，使得初级燃料的总消耗与在类似的不具有集成的旧料再处理的水泥炉设备中相同。这意味着，在传统的淤渣干燥和氧化设备中需要的初级燃料需求在本发明中完全由备选燃料替代。循环行为此外具有该优点，即在没有大的调节成本的情况下保证在干燥设备中惰性的环境，因为从预热器中提取的热气总是包含小于5%氧气。
为了减小用于将干燥器废气输送到煅烧器中的结构耗费，优选地如此来行动，使得实现将干燥器废气与三次空气一起导入煅烧器中。由此使用三次空气通道以导入干燥器废气，从而不需要特别的到煅烧器中的输送管路。
原则上可考虑将干燥器废气直接引入煅烧器中，也就是说无热处理。然而，通过三次空气直接引入提高了设备的总热消耗，因为干燥器废气具有相对低的温度(150℃及以下)。经济性的改善就此而言根据一优选的方式由此来获得，即干燥器废气在导入煅烧器中之前被导引通过砖冷却器。由此干燥器废气的温度在充分利用砖的热量的情况下被提高、亦即根据来自干燥器的废气量优选地到至少300℃的温度上。将干燥器废气引入砖冷却器中例如通过此外将环境空气抽吸到砖冷却器中的鼓风机实现。干燥器废气通过在冷却器盖中的引出孔(剩余的三次空气也经由其被排出并且随后输送给煅烧器)离开砖冷却器。
被吸入砖冷却器中的环境空气的大部分作为所谓的二次空气被引入砖炉中。如果现在干燥器废气形成冷却器空气的一部分，其将部分地作为二次空气也到达在转炉中的主焰中，这可损害燃烧过程。因此，一优选的改进方案设置成，干燥器废气引入砖冷却器中在砖冷却器的竖直地处在三次空气排出部(Tertiaerluftabzug)之下的部位处实现。通过该措施有利于，干燥器废气尽可能仅在竖直方向上流过砖冷却器并且主要可被三次空气排出部获取。如这相应于另一优选的改进方案，如果在砖的运输方向上在干燥器废气管路的通入部位之前和之后在砖冷却器中布置有幕墙(Haengewand)，明显减小干燥器废气的一部分到达二次空气中的风险。
对于湿的废料的干燥重要的是，被引入干燥设备中的热气具有足够高的温度。在预热器的端部处排出的废热可能对于此不足够。就此而言一优选的改进方案设置成，预热器的废热的导出在预热器的至少两个不同部位处以彼此不同的温度水平实现，从而产生至少两个废热流，并且通过选择废热流的混合比例来调整被输送给干燥设备的热气的温度。如果因此废热或热气的两个不同的温度水平供使用，提供以简单的方式来调节温度的可能性，并且在需要时可获得比利用仅在预热器的该端部处排出的热气更高的温度。为了在较高的温度水平上从预热器获得废热，优选地如此来行动，使得预热器具有多个预热级并且一废热流由在最后的预热级之后分支的热气形成而另一热流由在排在前面的预热级、尤其第一预热级的出口处分支的热气形成。
如所提及的那样，通过调整不一样热的废气的体积流以及这两个热气流的随后的混合来实现被输送给干燥设备的热气的温度调整。优选地在此如此来行动，使得从预热器分支出的热气流被交付给混合旋流器并且在混合旋流器中分离出的热料被引回给煅烧器或生料。
为了确保湿的废料的干燥，当被输送给干燥设备的热气具有300-600℃、尤其500-600℃的温度时，是有利的。
以有利的方式应用构造为研磨干燥器(Mahltrocker)的干燥设备，使得在设备中不仅可进行干燥而且可进行研磨。在此必须注意的是，没有渗入空气(Falschluft)到达研磨干燥器中，为了该目的通常使用温度较低的惰性密封气(Sperrgas)。同时是惰性的且冷的密封气的提供通常仅可以统一的过程技术耗费来完成。在本发明的实施方案中，通过在干燥设备之前引出热气的部分量且在换热器中利用干燥器废气来冷却并且被冷却的热气作为密封空气被输送给干燥设备，可明显减小该耗费。
为了实现本发明所基于的目的，根据本发明的第二方面在开头所提及的类型的装置中设置成，分离器和煅烧器流动适宜地相互连接，以便将干燥废气导引到煅烧器中。流动适宜的连接在此可包括在分离器与煅烧器之间的直接管路或者导引通过水泥砖制造设备的现有的部件和/或安装件。一优选的改进方案例如设置成，分离器与煅烧器的流动适宜的连接的一截段由三次空气通道形成，其将砖冷却器的三次空气排出部与煅烧器相连接。此外可设置成，分离器与煅烧器的流动适宜的连接包括干燥器废气管路，其通到砖冷却器中。
为了防止被引入砖冷却器中的干燥器废气作为二次空气到达砖炉中，优选地设置成，干燥器废气管路在处于三次空气排出部之下的部位处通到砖冷却器中。优选地，另一措施在于在砖的运输方向上在干燥器废气管路的通入部位之前和之后在砖冷却器中布置幕墙。
与获得或提取热气用于干燥设备相联系优选地设置成，预热器具有在通流方向上彼此相间隔的用于分别通过分支管路分支出热气的至少两个提取部位，设置有调节机构、尤其滑块用于调整所提取的热气的体积流并且热气流被输送给混合装置，其排出孔与热气管路相连接。此外，如果设置有温度传感器用于测量在热气管路中的热气的温度，是有利的，其中，温度传感器的测量值被输送给控制装置，其与调节机构共同作用以调整300-600℃、尤其500-600℃的热气温度。在具有多个相继联接的预热级、尤其悬浮气体换热器的预热器的情况中，一提取部位优选地布置在最后的预热级之后而另一提取部位优选地布置在排在前面的预热级、尤其第一预热级的出口处。有利地，混合装置由混合旋流器形成，其用于分离出的热料的固体排出部与煅烧器或者生料交付或运输装置相连接。
干燥设备优选地构造为研磨干燥器，其中，由此来防止引入渗入空气，即从热气管路引出用于分支出热气的部分量的分支管路，其通到可供料以干燥器废气的换热器中，使得可利用干燥器废气来冷却分支出的热气，并且用于将被冷却的热气输送至干燥设备的密封空气接口处的管路联接到换热器处。
附图说明
接下来根据在附图中示意性地示出的实施例来详细阐述本发明。
具体实施方式
在附图中示出水泥砖制造设备，在其中在示意性地以1示出的部位处交付的生料与砖炉2的热的废气逆流地在预热器3中被预热并且在煅烧器4中被煅烧。煅烧器4的排出孔联接到砖炉2的交付端(Aufgabeende)处。砖在以5表示的部位处离开砖炉2并且在砖冷却器6中被冷却。被冷却的砖在以7表示的部位处离开砖冷却器6。预热器3可具有一个或多个预热器支线。在图中示出一支线。该支线具有多个相继联接的悬浮气体换热器，其中，以8表示第一悬浮气体换热器、以9表示最后的悬浮气体换热器而以10表示处于其之间的悬浮气体换热器。炉鼓风机11产生必需的负压，以此通过煅烧器4和相继联接的悬浮气体换热器8、10和9以及热气排出部13抽出在砖炉2的热料交付侧12上离开的砖炉废气。抽出的热气在经过热气净化部14之后通过烟道(Schlot)15离开砖制造设备。
如示意性地以16所示，燃料被输送给砖炉2的燃烧。示意性地以17示出用于煅烧器4的燃烧的燃料交付。
为了再处理淤渣，设置有研磨干燥器18，淤渣在部位19处被交付给研磨干燥器18。为了干燥淤渣，通过热气管路20将热气输送给研磨干燥器18。热气管路20由从预热器3抽出的热气来供应。热气在两个提取部位处被从预热器3中抽出。第一提取部位21位于第一悬浮气体换热器8的出口处。设置用于从换热器支线中提取热气的分支管路以22表示。在分支管路22中布置有以滑块24的形式的调节机构，利用其可来调整所抽出的热气量。在提取部位21处抽出的热气被输送给混合旋流器25。第二热气流在提取部位26处被抽出，提取部位26位于最后的悬浮气体换热器9之后和炉鼓风机11之后。相应的分支管路27同样具有以滑块的形式的调节机构28，以便能够调节在部位26处所提取的热气量。在提取部位26处所提取的热气流也被输送给混合旋流器25。在混合旋流器25中分离出的热料通过固体排出部29在合适的部位处、例如通过炉料交付部被引回到过程中。借助于抽出鼓风机31从混合旋流器25中抽出热气并且如已提及的那样通过热气管路20输送给研磨干燥器18。通过抽出鼓风机31的转速可来调整供研磨干燥器18使用的热气量。
借助于温度传感器32来测量在热气管路20中所引导的热气的温度，其中，温度传感器的测量值被输送给控制装置33。控制装置33通过控制管路34和35与调节机构24或28相连接，使得在提取部位21和26处所抽出的热气量可根据分别期望的温度来调节。
从研磨干燥器18离开的被干燥的且被研磨的淤渣被输送给实施为筛选器的分离器36，在其中将被干燥的、被研磨的淤渣与干燥器废气分离。被干燥的且被研磨的淤渣在37处被从分离器36中排出并且可被存储用于之后用作燃料或者直接通过管路38被添加给砖炉2的主燃烧的燃料进入部16。接着引导干燥器废气通过过滤器39，在其39中精细燃料部分被从干燥器废气中去除并且同样输送给燃料进入部。接着引导被净化的干燥器废气通过干燥器废气管路40，其中，通过鼓风机41保证干燥器废气运输。
砖冷却器6具有多个鼓风机42和43，其中，干燥器废气管路40联接到鼓风机43处，从而将干燥器废气输送给砖冷却器6。干燥器废气大致在竖直方向上通过砖冷却器6并且经由三次空气排出部44离开砖冷却器6。为了防止被引入砖冷却器6中的干燥器废气作为二次空气到达砖冷却器2中，在鼓风机43之前和之后布置有幕墙45。通过三次空气排出部44被抽出的干燥器废气与通过鼓风机42被引入砖冷却器6中的环境空气一起被引入三次空气通道46中，其中，三次空气通道46通入煅烧器4中。以该方式被引入煅烧器4中的干燥器废气借助于煅烧器燃烧被进一步加热，其中，煅烧器加热主要以备选燃料来运行。因此，通过将根据本发明的废料再处理集成到水泥砖制造设备中来构造的附加的热循环闭合。在该热循环中，被引入煅烧器4中的干燥器废气在煅烧器中被加热到700至900、尤其850℃的温度上并且相应地在提取部位21处抽出的热气具有大约850℃的温度。在经过预热器3之后，在提取部位26处的热气具有250至350℃、尤其300℃的温度。通过选择在提取部位21处抽出的热气与在提取部位26处抽出的热气之间的混合比例，可在250℃与850℃之间来调整被输送给研磨干燥器18的热气温度。在实践中，被输送给研磨干燥器18的热气的温度然而大多受抽出鼓风机31的耐热性限制，从而550℃的最大温度是现实的。在分离器的出口处抽出的干燥器废气具有大约100℃的温度。因为干燥器废气被导引通过砖冷却器6，可将干燥器废气的温度提高到300至400℃、尤其350℃的值上，从而使需要以平衡由干燥器废气的引入所引起的热损失的在煅烧器中的附加的热需求最小，其中，该附加的热需求可容易地通过提高引入煅烧器4中的备选燃料量来弥补。
只要期望，干燥器废气的部分量也可通过分支管路47在绕过砖冷却器6的情况下直接被交付给三次空气通道46。在此，调节机构48用于调整通过分支管路47分支出的热气量。
为了研磨干燥器18的运行必需的密封空气由通过管路49从热气管路20分支出的部分量形成。通过管路49分支出的热气被输送给换热器50，在其中利用干燥器废气将该热气冷却到低于100℃的值。被冷却的热气作为密封空气通过密封空气接口51被输送给研磨干燥器18。
对于根据本发明的废料再处理必需的砖制造设备的改型限于在提取部位21处和在提取部位26处的热气接口、三次空气提取部在冷却器盖处的布置以及更大的煅烧器体积。可能还需要更大的三次空气管路横截面。根据本发明的废料再处理是应用带有较高含量的有机成分和水的大量淤渣的最经济的方式。唯一的实际的备选方案将是将淤渣直接引入煅烧器中，但是这目前在进入波动方面会带来不可估计的问题。

Claims (19)

1. 一种用于再处理湿的包含有机成分的废料、尤其在水泥砖制造设备中的淤渣的方法，在所述水泥砖制造设备中生料与砖炉的热的废气逆流地在预热器中被预热并且在利用备选的燃料燃烧的煅烧器中被煅烧，其中，湿的所述废料在使用从预热器废热中产生的热气的情况下在干燥设备中被干燥并且被干燥的废料和干燥器废气被从所述干燥设备中排出，其特征在于，所述干燥器废气被导入所述煅烧器中并且所述热气的部分量在所述干燥设备之前被抽出并且在换热器中利用所述干燥器废气来冷却并且被冷却的热气作为密封空气被输送给所述干燥设备。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实现将干燥废气与三次空气一起导入所述煅烧器中。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述干燥废气在导入所述煅烧器中之前被导引通过砖冷却器。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述砖冷却器的竖直地处在三次空气排出部之下的部位处实现将所述干燥器废气导入所述砖冷却器中。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述预热器的至少两个不同部位处以彼此不同的温度水平实现所述预热器的废热的导出，从而产生至少两个废热流，并且通过选择所述废热流的混合比例来调整被输送给所述干燥设备的热气的温度。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预热器具有多个预热级并且一废热流由在最后的预热级之后分支的热气形成而另一热流由在排在前面的预热级、尤其第一预热级的出口处分支的热气形成。
7. 根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，从所述预热器分支的热气流被交付给混合旋流器，并且在所述混合旋流器中分离出的热料回引给所述煅烧器或所述生料。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，被输送给所述干燥设备的热气具有300-600℃、尤其500-600℃的温度。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述干燥设备构造为研磨干燥器。
10. 一种用于再处理湿的包含有机成分的废料、尤其在水泥砖制造设备中的淤渣、尤其用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的装置，其包括：砖炉(2)，在其输出侧的端部处联接有砖冷却器(6)而在其交付侧的端部处布置有煅烧器(4)和预热器(3)，在其中生料与所述砖炉(2)的热的废气逆流地被预热和煅烧；以及用于湿的所述废料的干燥设备(18)，其与热气管路(20)相连接，所述热气管路由来自所述预热器(3)的废热来供应，并且所述干燥设备后接有用于将所述干燥废气与被干燥的所述废料分离的分离器(36)，其特征在于，所述分离器(36)和所述煅烧器(4)适宜流动地相互连接，以便将所述干燥废气导入所述煅烧器(4)中，并且从所述热气管路(20)引出用于分支出热气的部分量的分支管路(49)，其通到可供料以所述干燥器废气的换热器(50)中，使得能够利用所述干燥器废气来冷却被分支出的所述热气，并且用于将被冷却的所述热气输送至所述干燥设备(18)的密封空气接口(51)处的管路联接到所述换热器(50)处。
11. 根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述分离器(36)与所述煅烧器(4)的适宜流动的连接的一截段由三次空气通道(46)形成，所述三次空气通道将所述砖冷却器(6)的三次空气排出部(44)与所述煅烧器(4)相连接。
12. 根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述分离器(36)与所述煅烧器(4)的适宜流动的连接包括干燥器废气管路(40)，其通到所述砖冷却器(6)中。
13. 根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述干燥器废气管路(40)在处于所述三次空气排出部(44)之下的部位处通到所述砖冷却器(6)中。
14. 根据权利要求10至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述预热器(3)具有在通流方向上彼此相间隔的用于分别通过分支管路(22,27)分支出热气的至少两个提取部位(21,26)，设置有用于调整所提取的热气的体积流的调节机构(24,28)、尤其滑块，并且热气流被输送给混合装置(25)，其排出孔与所述热气管路(20)相连接。
15. 根据权利要求14所述的装置，其特征在于，设置有温度传感器(32)用于测量在所述热气管路(20)中的热气的温度，其中，所述温度传感器(32)的测量值被输送给控制装置(33)，其与所述调节机构(24,28)共同作用以调整300-600℃、尤其500-600℃的热气温度。
16. 根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，所述预热器(3)具有多个相继联接的预热级(8,9,10)、尤其悬浮气体换热器，一提取部位(26)布置在最后的预热级(9)之后而另一提取部位(21)布置在排在前面的预热级、尤其第一预热级(8)的出口处。
17. 根据权利要求14、15或16所述的装置，其特征在于，所述混合装置(25)由混合旋流器形成，所述混合旋流器的用于被分离出的热料的固体排出部(29)与所述煅烧器(4)或者生料交付或运输装置(12)相连接。
18. 根据权利要求10至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述干燥设备(18)构造为研磨干燥器。
19. 根据权利要求10至18中任一项所述的装置，其特征在于，在砖的运输方向上在所述干燥器废气管路(40)的通入部位之前和之后在所述砖冷却器(6)中布置有幕墙(45)。
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