CN1173857A - 通过氯旁路来处理窑排气的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

从窑1中抽出窑排气G的一部分,将该抽出的排气G瞬间地冷却至600～700度之后,用分级器将该已冷却的排气中的粉尘W分级为粗粉和微粉,将分离出的粗粉返回窑1中,将微粉排放到水泥系统之外,上述抽气设备按照抽气量为窑排气的0%以上至5%以下的比例抽气,上述分级器的分级点为5μm～7μm。

Description

通过氯旁路来处理窑排气的 方法及其装置
本发明涉及通过氯旁路来处理窑排气的方法及其装置。
通常，当水泥熟料在SP(悬浮预热器)窑或NSP(新式SP)窑中煅烧时，由水泥原料和燃料带入的氯、碱、硫黄等挥发性成分由于在窑·预热器系统内循环而逐渐浓缩。
然而，该循环在数小时后便达到了平衡，这时，由水泥原料和燃料带入系统内的挥发成分的量与水泥窑排出到系统外的挥发性成分的量相等，这一点是已知的。
在此情况下，由原料和燃料带入的挥发性成分的量越多，则窑中挥发性成分的量也越多，这些挥发性成分会对水泥的质量产生不良的影响。
另外，当系统内的挥发性成分增多时，就会形成低熔点化合物，从而频繁地发生预热器的堵塞，这就成为损害水泥窑稳定操作的原因。
近年来，人们特别注意推进工业废弃物的有效利用，无论如何也必须利用氯含量较多的废物，在此情况下人们迫切希望能有效地除去其中的挥发性成分，这就是目前的现状。
为了减少窑·预热器系统内的挥发性成分的量，可以采用一种所谓碱旁路法。该方法是通过碱旁路来将挥发性成分高的窑排气抽出到系统外，从而将碱除去。下面对所述的碱旁路法作简单的说明。
把通过抽气管道从窑中抽出的温度约为1100℃的窑排气导入冷却室内，在其中，窑排气与来自鼓风机的冷空气混合，从而使气体的温度降低至400～450℃。这时，由于温度的降低而使得挥发性成分的化合物冷凝在粉尘的表面上。
进而，通过在后续的喷淋塔中喷雾水而使温度降低至150℃左右之后，用电集尘器进行集尘，然后通过排风机将残余的气体排出到大气中。
粉尘在喷淋塔和电集尘器中被回收，挥发性成分成为被浓缩的粉尘，以粉尘的状态将其进行废弃处理。
然而，在上述方法中，由于把通过碱旁路抽出的约1100℃的窑排气排出到系统外，因此造成很大的热损失。
另外，在将大量的粉尘排出到系统外时，虽然可以进行废弃处理，但是由于废弃处理的场地不足以及由于处理场地附近居民观念的变化，使得每年的废弃处理日益变得困难。
为了尽可能减少热损失和废弃物粉尘量，申请了日本专利第1835995号和日本专利第1702995号。
在这两份专利中，一种方法是，为了减少排出气的热损失，将气体的冷却温度定为600～700℃，将排出气通过集尘器集尘，然后让其返回预热器排气系统并通过废热锅炉以回收其热量；另一种方法是将抽出的气体冷却至600～700℃后，用专门的锅炉回收热量，然后用集尘器集尘，最后将此气体排放到系统外。或者，根据这两份专利，使已冷却到600～700℃的抽出气体通过一个分级器，将10μm以上的粉尘直接返回窑中，以尽可能地减少处理粉尘的绝对量。
上述专利的要点是，根据需要，将抽出气体的冷却温度从过去的400～450℃提高到600～700℃，以实现热损失的减少和设备费用的降低。
另外还发现，碱普遍存在于微粉粒一方中，通过分级机分离出10μm以上的粉粒并将其返回窑中，这样也可减少废弃的粉尘量。
也就是说，该发明是正确地把握挥发性成分的冷凝温度以及发现了碱较多地分布在粉尘的微粉粒一方，因此该发明是具体地实现该发现的发明。
按照过去的惯例，主要目的是除去碱分，但为了达到该目的就必须抽出大量的窑排气。例如，为了实施上面提出的2件专利发明，需要抽出10％的窑排气，这时造成的窑·预热器系统的热损失，对于SP窑来说约为140～180J/kg·熟料，对于NSP窑来说约为50～70J/kg·熟料。造成这样热损失的最主要原因是窑排气的抽气量大。
另外，排出的粉尘量也与所说抽气量的大小成比例地增加，因此这样的处理方法存在很大的问题。
鉴于上述情况，本发明的目的是要确保热损失少而且经济地实现窑的稳定运转。本发明的另一个目的是要简单地进行微粉尘的处理。
本发明通过氯旁路来处理窑排气的方法包括：将窑排气的一部分从窑中抽出的工序、将该抽出的窑排气冷却至氯化合物的熔点以下的工序、将该排气中的粉尘通过分级器分级为粗粉和微粉的工序、将分离出的粗粉返回窑中并将微粉送往分级器下游侧的工序；上述窑排气的抽气量所占的比例为0％以上至5％以下。
本发明通过氯旁路来处理窑排气的方法包括：将窑排气的一部分从窑中抽出的工序、将该抽出的窑排气冷却至氯化合物的熔点以下的工序、将该排气中的粉尘通过分级器分级为粗粉和微粉的工序、将分离出的粗粉返回窑中并将微粉送往分级器下游侧的工序；上述窑排气的抽气量所占的比例为0％以上至5％以下，上述分级器的分级点为5μm～7μm。
本发明通过氯旁路来处理窑排气的方法包括：将窑排气的一部分从窑中抽出的工序、将该抽出的窑排气冷却至氯化合物的熔点以下的工序、将该排气中的粉尘通过分级器分级为粗粉和微粉的工序、将分离出的粗粉返回窑中并将微粉排放到系统之外的工序；上述窑排气的抽气量所占的比例为0％以上至5％以下，上述分级器的分级点为5μm～7μm，上述排出到系统外的全部微粉混入熟料或水泥中。
本发明通过氯旁路处理窑排气的装置具有：将窑排气的一部分从窑中抽出的抽气设备、将该抽出的窑排气冷却至600～700度以下的冷却设备、将已冷却的该排气中的粉尘分级为粗粉和微粉的分级器、将分离出的粗粉返回窑中并将微粉送往分级器下游侧的粗、微粉运送设备；上述的抽气设备按照抽气量为窑排气的0％以上至5％以下的比例抽气，上述分级器的分级点为5μm～7μm，上述粗、微粉输送设备用于将全部微粉送往熟料贮罐或者送往精加工研磨机。
对附图的简单说明
图1示出本发明的窑排气的旁路率(％)与氯浓度降低率(％)的关系；图2示出实验装置；图3示出实验结果。
图4示出本发明的粉尘粒径(μm)与累积粒度分布(％)之间的关系；图5示出本发明的氯旁路粉尘添加率(％)与砂浆28日的挤压强度比(-)之间的关系。
图6示出本发明的第1实施例；图7示出本发明的第2实施例；图8示出本发明的第3实施例。
图9示出本发明的第4实施例；图10为图9中间接型空气冷却装置的扩大斜视图；图11示出本发明的第5实施例。
用于实施发明的最佳方案
本发明人对上述过去实例中存在的问题进行了反复深入的研究，首先是调查了在防碍水泥窑稳定运转的挥发性成分中，什么成分是最防碍水泥窑稳定运转的成分。结果发现，氯是最敏感地影响水泥窑稳定运转的成分。也就是发现了氯与水泥熟料成分中的碱、硫相比，其含量只相当于前者的10分之1，但是这种微小的浓度变化就会导致在预热器中生成覆盖层，从而敏感地影响水泥窑的稳定运转。
可以根据这些知识来研究有效地除去氯的方法。该结果如图1所示，可以看出，在低抽气量的条件下氯(曲线A)要比碱(曲线B、C)获得大得多的降低率。在图1中，纵轴表示浓度降低率(％)，横轴表示旁路率(％)，应说明，这些数值皆以对数表示。
也就是说，可以看出，当抽气量为窑排气量的10％时，氯可以除去98％以上。另外还可看出，这时的碱除去率为10％左右，因此，只要很好地利用这一特点，就能大幅度地减少窑排气的抽气量。在该实验中，窑排气的抽气量α％与氯降低率β％(相当于窑气抽气量1％的氯降低率)的关系，当0％＜α＜1％时，β＝50％；当1％＜α＜5％时，β＝8.5％；当5％＜α＜14％时，β＝1.4％。因此，当窑排气抽气量为5％左右时，氯降低率达到90％，从经济性和实用性考虑，可以认为抽气量为5％即能达到充分的效果。
本发明人另外通过制作如图2所示氯·碱循环的简易模型来调查氯·碱的旁路率(％)和除去率(％)。
在该模型中，水泥原料M通过预热器PH被投入窑PK内，原料M内的氯和碱(钠和钾)的一部分挥发并随同窑排气KG一起在窑内循环，其余部分则随同水泥熟料CK一起排放到窑外。
利用该实验装置来调查原料M中的氯·碱的挥发率ε1和循环挥发率ε2，也就是在窑内循环中挥发的物质冷凝后再次挥发的情况，结果表明：
氯ε1＝ε2＝0.995；钠ε1＝0.2，ε2＝0.8；钾ε1＝0.4，ε2＝0.9。
也就是说，氯的挥发率ε1＝99.5％，这一数值要比碱的挥发率ε1(钠为20％，钾为40％)大得多，因此，排到窑外的比例，氯为0.5％，这一数值要比碱小得多。
由此看来，氯几乎没有排出到窑外，因此窑内的氯浓度要比碱浓度大得多，这就成为产生覆盖层的原因。
然后，在窑入口IN的附近形成旁路BP并从窑排气中抽气，测定了抽气比例(旁路率)(％)和上述浓度降低率以及具有同样意义的除去率(％)，获得了图3的结果。
在图3中，曲线A1表示氯、曲线B1表示钾、曲线C1表示钠。由图3可以看出，对于碱(钠C1、钾B1)来说，其旁路率在0～10％的范围内，旁路率大体上与除去率成正比。然而，即使其旁路率达到10％，其除去率也是低的，只有10～20％左右。另一方面，对于氯A1来说，在2％以下低旁路率的情况下也能获得高达60％以上的除去率，而在5％旁路率的情况下可以获得90％的除去率。
另外，作为氯·碱的除去率X与旁路率V的关系式，已知的有如下几个：
(ε1+Xε2)(1-V)＝除去率X
除去率X＝ε1(1-V)/{1-ε2(1-V)}
除去率X＝100(ε1+Xε2)V
从这些关系式可以看出，为了获得一定的除去率X，优选是使挥发率ε1、ε2尽可能地高并使旁路率尽可能地小。
另外，在该过程中，如图4所示，氯(曲线D)在碱(曲线E)之上普遍存在于微粉中。另外，曲线F表示粉尘的累积粒度分布，横轴表示粒径(μm)，纵轴表示累积粒度分布(％)。
结果表明，如果希望仅仅除去氯，那么在将抽出的气体冷却后，在通过分级机时，不象碱旁路方法那样采用10μm作分级点而是采用5～7μm左右作为分级点，这样即可获得充分的氯的降低率。
根据上述获得的知识，与碱旁路法相比，氯旁路法可以减少废粉尘量。如上所述的废粉尘量只相当于水泥窑生产量的0.1％以下。
这些废粉尘过去都是取出到系统之外，或者将其掩埋，或者将其水洗以除去碱分，然后将其作为水泥原料的一部分使用。在采用碱旁路法时，由于排出的粉尘量较多，因此，如果将其直接返回水泥系统中就会对水泥的质量带来不良的影响。
本发明人针对这种情况，研究了氯旁路法的粉尘究竟按多大程度添加到水泥中就会对水泥的质量产生不良影响，最后获得了如图5所示的结果。
从图5可以看出，在水泥中加入使用本发明方法所产生的氯旁路粉尘超过0.1％时，就会十分明显地降低作为水泥质量重要指标的砂浆28日抗压强度。并且从该图中可以看出，当添加到水泥中的氯旁路粉尘在0.1％以下时可能没有问题。在图5中，纵轴表示砂浆28日抗压强度比(-)，横轴表示氯旁路粉尘的添加率(％)。
水泥窑的熟料生产量通常是与水泥的生产量成比例的，由于本发明的氯旁路法排出的粉尘量在水泥熟料生产量的0.1％以下，因此即使全部混入水泥中也不会使水泥的质量恶化。
按照过去的碱旁路法，由于粉尘的排出量多，因此不可能全部添加入水泥中，而本发明则是一种首先使这一目的成为可能的方法。
实施例1
图6解释用于本发明第1实施例的氯旁路法的窑排气处理装置。在进行氯旁路法时，从回转窑(也称为窑)1的入口通过导向图中没有示出的预热器的抽气管2将窑排气G抽出。该抽出位置最好是尽可能地远离原料流经的场所，例如，可以选择窑体的上部区域1a处。由于抽气部位远离原料，因此难以损伤抽气管2，另外，由于氯的浓度较高，因此将窑排气抽气量的比例定为在0％以上，5％以下。
由抽气管2抽出的高温窑排气G在冷却器3中瞬间地急冷至氯化合物的熔点，即600～700℃后，使用分级器8，例如旋风型分级器进行分级。在使用SP、NSP型窑的情况下，以在窑中每1分钟所生产的水泥熟料的量作为akg，这时旋风型分级器8的旋风区域的截面积应在a×7.55×10-3m2以下，优选在a×5×10-4m2～a×5×10-3m2的范围内，这样就能成为一种兼顾经济性和效率两方面的优良设备。
将该分级器的分级点定为5～7μm，而且将粒径超过该分级点的粉体直接地返回回转窑1中。含有5～7μm以下微粉的气体G通过锅炉9进行热交换之后，在集尘器5中进行集尘，然后将该气体G释放到大气中。经过锅炉9并在集尘器5中经过集尘后氯的含有率高的粉尘W被排出到水泥窑系统之外。
这样排出的含有高浓度氯的粉尘W可以通过适当的输送装置10，例如卡车、空气输送车、空气输送器、皮带传送器、链条传送器等输送到水泥精加工研磨系统中。
被输送的上述粉尘W经过临时贮存仓11a、计量器12b、输送装置13而混入由回转窑1烧成的水泥熟料贮存罐18内的熟料14中。另外，该粉尘W也可以混入收容熟料的贮仓11b中，或者混入精加工研磨机20内，或者也可以混入从精加工磨机20排出的水泥17中。
实施例2
通过图7来解释本发明的第2实施例。在该实施例中，从窑排气的抽气管2抽出的高温窑排气G在分级器8，例如旋风分离器中直接地被冷却至氯化合物的熔点，即600～700℃并进行分级。
按照该冷却方法，将冷风CL通过旋风分离器8的入口或其主干部8a导入以进行瞬间的冷却。后面的处理与上述实施例1相同。
实施例3
通过图8来解释本发明的第3实施例。在该实施例中示出了不同于上述实施例的其他气体处理方法。使用一种即使在高温下也能处理通过分级器8的窑排气G的集尘器，例如移动层式集尘装置22，在将氯浓度高的微粉尘G分离后，将该排气返回窑预热器23的排气中，用一台专门准备的废热锅炉24进行热量回收。另外，25表示煅烧炉，26表示预热器，27表示诱导式抽风机，S表示预热器26的旋风分离器。
实施例4
通过图9和图10来解释本发明的第4实施例。该实施例示出了与上述实施例不同的其他排气处理方法。
在分级器8中分离出粗粒之后，仍有必要分离排气G中的微粉，但是在此阶段中气体温度仍高达400～500℃，这时可以使用例如移动层集尘器直接进行集尘，其排气返回窑系统中，也可以利用废热锅炉来回收热量，但是用常规的集尘器不能进行集尘。
在过去，一般是通过喷洒水来降低温度，或者安装一种小型锅炉，同时进行降温和热回收。
然而，通过喷洒水来降低温度的方法难以将粉尘再用于水泥中，因此不被采用。另外，利用冷风的冷却装置，例如间接冷却的间接型空气冷却装置和冷风混合式冷却装置等也可以使用。
现在解释间接型空气冷却装置。如图10所示，该装置28由含尘气体G的通道81和冷风CL的通道82组合而成，冷风CL可以将含尘气体G的温度降低至200℃以下。
通常在这种间接冷却中用水作为冷却介质来进行冷却，但是在本发明中使用水时，在设备界面上凝结露水或者使湿度增高，从而由于附着某些潮解性的氯化合物而产生堵塞冷却器的故障。
如果使用冷风作为冷却介质来进行冷却，这样既不会产生上述那样的故障，也能使含尘气体的温度降低。
实施例5
通过图11来解释本发明的第5实施例。该实施例与第1实施例的不同点是在分级器8与集尘器6之间安装一个与冷却器3同样的空气混合式冷却装置93。
本发明的该实施例没有上述的限定，例如送入冷却器3中的冷风CL要比其他实施例多，因此可以使窑排气G的温度降低至200℃以下，然后将其导入分级器8中。
根据上述的说明可以看出，本发明可以获得如下显著效果。
(1)由于窑排气的抽气比例在0％以上至5％以下，可以将氯基本上完全除去，因此，既可以使回转窑稳定运转，同时又能在最小热损失的条件下有效地将氯除去。
(2)氯旁路法与过去的碱旁路法相比，可以使用较少的抽气量，可使处理设备小型化，减少空间和设备费用，可以经济地实现回转窑的稳定运转。
(3)与过去的例子相比，由于窑排气的抽气量少，并且分级器的分级点也较小，因此可以大幅度地减少排出的粉尘量。
由于粉尘完全不排出到水泥系统之外而是通过将其减少到一定的程度，也就是即使通过窑旁路将其混入水泥中也不会对水泥的质量产生影响，因此可以省去掩埋粉尘等的处理。
另外，与过去的例子相比，由于粉尘的量极少，因此，即使要进行掩埋、水洗等处理，其处理量也很少，这在经济上是有利的。

Claims (9)

1.一种通过氯旁路来处理窑排气的方法，该方法包括：将窑排气的一部分从窑中抽出的工序、将该抽出的窑排气冷却至氯化合物的熔点以下的工序、将该排气中的粉尘通过分级器分级为粗粉和微粉的工序、将分离出的粗粉返回窑中并将微粉送往分级器下游侧的工序；其特征在于，上述窑排气的抽气量比例在0％以上至5％以下。
2.一种通过氯旁路来处理窑排气的方法，该方法包括：将窑排气的一部分从窑中抽出的工序、将该抽出的窑排气冷却至氯化合物的熔点以下的工序、将该排气中的粉尘通过分级器分级为粗粉和微粉的工序、将分离出的粗粉返回窑中并将微粉送往分级器下游侧的工序；其特征在于，上述窑排气的抽气量比例在0％以上至5％以下，在上述分级器中的分离粒度为5μm～7μm。
3.一种通过氯旁路来处理窑排气的方法，该方法包括：将窑排气的一部分从窑中抽出的工序、将该抽出的窑排气冷却至氯化合物的熔点以下的工序、将该排气中的粉尘通过分级器分级为粗粉和微粉的工序、将分离出的粗粉返回窑中并将微粉送往分级器下游侧的工序；其特征在于，上述窑排气的抽气量比例在0％以上至5％以下，上述分级器的分级点为5μm～7μm，将上述微粉的全部混入熟料或水泥中。
4.一种通过氯旁路来处理窑排气的装置，该装置具有：将窑排气的一部分从窑中抽出的抽气设备、将该抽出的窑排气冷却至600～700度以下的冷却设备、将已冷却的该排气中的粉尘分离成粗粉和微粉的分级器、将分离出的粗粉返回窑中并将微粉送往分级器下游侧的粗、微粉运送设备；其特征在于，上述的抽气装置按照抽气量为窑排气的0％以上至5％以下的比例抽气，上述分级器的分级点为5μm～7μm，上述粗、微粉输送设备用于将全部微粉送往熟料贮罐或者送往精加工研磨机。
5.如权利要求4所述的通过氯旁路来处理窑排气的装置，其特征在于，其中所说的分级器是旋风型分级器。
6.如权利要求5所述的通过氯旁路来处理窑排气的装置，其特征在于，其中所说的旋风型分级器，当回转窑的熟料烧成能力为1分钟akg时，该旋风分离器直塔部分的截面积在a×7.55×10-3m2以下。
7.如权利要求4所述的通过氯旁路来处理窑排气的装置，其特征在于，其中所说的分级器通过间接型空气冷却装置与集尘器相连通。
8.如权利要求4所述的通过氯旁路来处理窑排气的装置，其特征在于，其中所说的分级器通过冷风混合式冷却装置与集尘器相连通。
9.如权利要求7所述的通过氯旁路来处理窑排气的装置，其特征在于，其中所说的集尘器是一种移动层集尘器。
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