CN1136024A - 煤造气废气废渣联产水泥流程 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤造气废气废渣联产水泥的流程，废气主要指以煤为原料的氨厂、甲醇厂、煤气厂的造气炉吹风气，废渣是指造气炉及锅炉炉渣。本发明采用沸腾锅炉使废渣和废气在950-1100℃流化态床层内充分燃烧回收蒸汽，将沸腾炉的炉灰通入回转窑冷却，掺入辅料，粉碎后即得低标水泥；也可向回转窑喷燃气煅烧成水泥熟料，根据水泥产品标号掺入相应辅料，得各种标号的高品位水泥。本发明使废气废渣得以利用，简化了水泥生产工艺，降低了能耗和生产成本。

Description

煤造气废气废渣联产水泥流程

本发明涉及一种利用煤造气废气废渣联产水泥的流程，特别涉及以煤为原料，采用蒸汽、空气气化造气的氨厂或甲醇厂、煤气厂的废气废渣联产水泥的流程。

以煤为原料的氨厂、甲醇厂及煤气厂均需要用造气炉制气，而采用空气(或富氧)、蒸汽气化工艺的造气炉产生大量低热值的吹风气，目前均作为废气排放大气中。这种吹风气中含有相当比例的CO、H₂、CH₄、H₂S等可燃成分，排入大气中，既污染环境，又多耗煤炭，仅此一项，就全国小氮肥企业而言，每年需多耗标准煤50万吨以上。此外，造气炉及锅炉的大量炉渣因残炭较低，无法再作燃料利用，长期以来用于制砖瓦及铺路沟。近二年来，个别小氮肥厂对沸腾锅炉进行改造，使上述炉渣在沸腾床中再燃烧获得成功，每吨合成氨产生的废渣可生产约1吨水蒸汽，使部分残炭得以利用，但炉灰仍废弃。据分析，造气炉渣中含有CaO、Al₂O₃、S_iO₂、F_e2O₃等水泥成分，尤其是以碳化煤球为原料的造气炉渣中，C_aO的含量可高达31-50％。该炉渣经上述沸腾锅炉烧去残炭后，以上成分进一步浓缩存在于沸腾炉的炉灰中，例如以碳化煤球为原料的某化肥厂沸腾锅炉的炉灰分析数据是：S_iO₂3 0.9％、Al₂O₃1 8.4％、F_e2O₃ 3.6％、C_a3 9.8％、其余为M_gO和SO₃等氧化物。再看硅酸盐水泥熟料的成分是：60-65％ CaO、20-24％ S_iO₂、3-6％Al₂O₃、2-4％ F_e2O₃，其它物质≤6％。二者比较可知，炉灰的成分基本符合水泥要求，目前将其废弃或低价处理是十分可惜的。

本发明的目的是提供一种煤造气废气废渣联产水泥的流程，以充分利用废气废渣生产蒸汽和水泥，变废为宝，同时大大降低煤气或氨、甲醇以及水泥的生产能耗及成本。

本发明流程中有一个沸腾锅炉，包括风室、沸腾段、悬浮段、U形燃烧段、对流段、上汽包、下汽包和蒸汽过热器，煤废渣(包括造气炉炉渣及锅炉炉渣)由沸腾段入炉，加压空气经气体预热器加热后从风室吹入炉内，低热值废气(包括造气炉吹风气及氨、甲醇生产过程中排放的其它低热值废气)经加压及气体预热器加热后由沸腾段通入炉内，高热值的燃气(可以是合成塔及氨、甲醇贮罐弛放气、发生炉煤气、煤气等)由沸腾段通入炉内助燃，并控制炉内燃烧温度在950-1100℃范围内，沸腾炉的灼热炉灰由下灰管通入水泥回转窑，经滚筒冷却器降温，添加辅料入球磨机粉碎得水泥产品。本发明中，当回转窑无燃气或煤粉通入，则无煅烧过程，因沸腾炉的炉灰已达到水泥的基本成分，回转窑仅起到输送和冷却作用，使炉灰在旋转着的窑内逐渐降温随后送入单筒冷却器进一步冷却，掺入辅料磨细后即得低标水泥产品。所说辅料是按水泥重量的1-2％计量的铁钙锆氯化物及少量石膏，或掺入亚硝酸钙及少量石膏等。对于制高标号水泥的场合，需向回转窑喷入高热值燃气，燃气温度控制在1450-1600，将物料煅烧成水泥熟料，高温窑气引入沸腾炉的悬浮段或U形燃烧段，窑内烧成的水泥熟料经冷却段和单筒冷却器降温后根据水泥标号掺入相应辅料入球磨机粉碎。

本发明可根据废渣成分及水泥品种的需要在物料中选择性地补充一定量的细粒粘土、矾土、氧化铁、生石灰等水泥配料，该配料可与废渣一并加入沸腾炉内，也可与下灰管的炉灰一并加入回转窑内。为保持沸腾炉工况稳定，本流程在废气加压入气体预热器之前，先通过冷却塔降温并通入气柜稳压。

本发明中，窑内燃料应以高热值燃气为主，尽量不喷或少喷煤粉，因为煤粉燃烧产生的灰分中含氧化物等成分，喷入量较大时会改变窑内熟料配比。

本发明采用沸腾锅炉，在流化态床层中，废渣和废气中的残炭及可燃成分得以充分燃烧，产生的蒸汽可提供生产和生活用汽。废气中的H₂S燃烧时与废渣中的C_aO反应生成C_aSO₄，成为水泥配料，废气中的CO也几乎被烧尽，既回收了热量，又大大减轻烟气中有害气体对大气的污染。以沸腾炉的炉灰为基料生产水泥，只需加入少量粘土、C_aO、F_e2O₃等配料，省去了庞大的原料库及生料磨细等预处理设备。沸腾炉排出的达800℃高温的炉灰直接进入回转窑，使炉灰显热得以回收，减少了窑内煅烧的能耗。本流程中，造气炉及沸腾炉实际上起到了水泥装置中石灰石预分解窑的作用，回转窑省去了预热段、干燥段和分解段，只保留烧成段和冷却段，使窑长比常规水泥回转窑减小4/5，直径也大大缩小。废渣中的SiO₂、Al₂O₃、F_e2O₃及C_aO在沸腾炉的高温下，能生成一定数量的活性S_iO₂、Al₂O₃，以及少量的C₃A+C₄AF矿物，通过回转窑高温煅烧后可形成高标号水泥。对小型氨厂来说，每吨氨可副产国标水泥0.8-1.0吨。

综上所述，本发明不仅利用煤造气的废气废渣生产蒸汽，而且将炉灰制成水泥，变废为宝，大大简化了水泥生产工艺及设备。将灼热的炉灰直接通入回转窑以及将高温窑气引入沸腾炉，使大量显热被合理利用，节能效果显著，氨厂(或甲醇厂、煤气厂)采用本流程联产水泥，可大大降低氨(或甲醇、煤气)及水泥的生产成本。每吨水泥可降低成本80-100元。

下面结合附图进一步说明本发明的实施例。

附图是氨厂废气废渣联产水泥的实施例流程图。

如图所示，沸腾锅炉由风室2、沸腾段3、悬浮段4、U形燃烧段5、对流段8、上汽包7、下汽包9、蒸汽过热器6组成。氨厂造气炉及锅炉的废渣a及细粒度的粘土、矾土、氧化铁、  生石灰、氟石等配料a′由加料口1加入沸腾段，氨厂的造气炉吹风气(即废气)m经冷却器22喷淋冷却至常温，通入贮气柜23稳压，经风机24加压入气体预热器11被加热至200℃左右，通入沸腾段3。空气g经风机20加压后入气体预热器11被加热至200℃左右，吹入风室2，通过沸腾段3下部的布风板、风帽吹入沸腾段的炉料中，同时从沸腾段通入氨合成弛放气、发生炉煤气等高热值燃气f。上述吹风气m、高热值燃气f及入炉的废渣a、配料a′在强烈搅动的流化态炉料里混和燃烧，操作温度控制在950℃-1100℃范围内，温度过低会影响水泥品质，温度过高则炉内灰渣易结焦，以接近1050℃为佳，使灰渣处于微熔而又不结焦的良好状态。炉内高温烟气夹带小粒炉渣，依次经悬浮段4、U形燃烧段5，到达对流段8后，烟气的热量被上汽包7、下汽包9、及蒸汽过热器6吸收而温度降温至300-400℃，降温后的烟气继续通入水加热器10和气体预热器11，将热量传给锅炉给水c及来自风机20的空气g、来自风机24的吹风气m，使部分余热回收，最后通过水沫除尘器12除去烟气中微细尘粒，同时使烟气降温至140℃左右，由引风机14送到烟囱13排放到大气中。过热蒸汽b由管路输出供使用。在U形燃烧段5内，未烧透的小颗粒炉渣被分离由排渣管d₁落入沸腾段3再燃烧，由沸腾段3的下灰管d₂排出的炉灰约800℃，它与对流段下灰管d₃的少量灰份一同通入回转窑16，该窑前段烧成段较长，后段冷却段很短，同时可根据需要，按熟料的配方要求，从加料口15添加一定水泥配料a′。水泥配料a′可以从沸腾段加料口1加入炉内，也可以从回转窑加料口15加入窑内，或二者分别选择性加入部分配料。例如生石灰加入沸腾炉更佳，但如果加入量过多，可能会影响水沫除尘器12和引风机14的操作，可视情况全部或部分加入回转窑。但对于以碳化煤球为原料的氨厂而言，由于其炉渣中已含有大量C_aO，因此所加的石灰量是不多的。本实施例中，将回转窑16和单筒冷却器17合为一体(也可如传统工艺二者为分离体)，窑长20-25米就达到要求，使设备小巧紧凑。回转窑内输入氨厂高热值的合成弛放气等燃气f，可从加煤口19补充少量煤粉e(以不加为佳)，煤粉通过高热值燃气f喷入窑内，混合燃烧后产生1450-1600℃烟气，煅烧窑内物料。煅烧后的窑气j从回转窑的高侧端引入悬浮段4或U形燃烧段5，以回收窑气热量。从回转窑16排出的水泥熟料直接进入单筒冷却器17降温后从出料口18送球磨机21，并根据水泥品种的要求，配进掺合料和辅料i，磨细为合格的水泥产品h。

Claims (8)

1.煤造气废气废渣联产水泥流程，该流程中有一个沸腾锅炉，包括风室、沸腾段、悬浮段、U形燃烧段、对流段、上汽包、下汽包和蒸汽过热器，其特征是煤废渣由沸腾段入炉，加压空气经气体预热器加热后从风室吹入炉内，低热值废气经加压入气体预热器加热后由沸腾段通入炉内，高热值燃气由沸腾段通入炉内助燃并控制炉内燃烧温度在950℃-1100℃范围内，沸腾炉的灼热炉灰由下灰管通入水泥回转窑，经滚筒冷却器降温，添加辅料入球磨机粉碎得水泥产品。

2.根据权利要求1所述的煤造气废气废渣联产水泥流程，其特征是所说的辅料是按水泥重量的1-2％计量的铁钙锆氯化物及少量石膏。

3.根据权利要求1所述的煤造气废气废渣联产水泥流程，其特征是所说的辅料是亚硝酸钙及少量石膏。

4.根据权利要求1所述的煤造气废气废渣联产水泥流程，其特征是回转窑内喷入高热值燃气或煤粉煅烧窑内物料，高温窑气引入沸腾炉。

5.根据权利要求1、2、3、4所述的煤造气废气废渣联产水泥流程，其特征是物料中根据需要选择性地补充一定量的细粒粘土、矾土、氧化铁、生石灰等水泥配料。

6.根据权利要求5所述的煤造气废气废渣联产水泥流程，其特征是所说的水泥配料与废渣一并加入沸腾炉内。

7.根据权利要求5所述的煤造气废气废渣联产水泥流程，其特征是所说的水泥配料与下灰管的炉灰一并加入回转窑内。

8.根据权利要求5所述的煤造气废气废渣联产水泥流程，其特征是废气加压入气体预热器之前，先通过冷却塔降温并通入气柜稳压。